el-shema.ru

90 фото и подробное описание механизма

Работа многих приборов и агрегатов обеспечивается функционированием встроенного в них электродвигателя. Чаще всего к жилым домам и участкам подводится электросеть с напряжением 220 В. Поэтому необходимо выбирать модели однофазного типа.

Особенности работы двигателя

Однофазный электродвигатель функционирует за счет подключения к сети с переменным током двухпроводного типа. Сеть представлена потенциалом фазного и нулевого характера. При этом число обмоток статора не является определяющим.

В процессе выбора агрегата нужно четко различать типы однофазных двигателей, а также отделять асинхронные конструкции от коллекторных. На шильдике есть вся информация о типе, но она становится доступной, если вы начнете разбирать двигатель. А идентифицировать требуется гораздо раньше.

Коллекторные модели

Если вы хотите определить, коллекторный вариант или асинхронный перед вами, то следует обратить внимание на строение. Первый тип двигателя оснащен щетками, находящимися непосредственно рядом с коллектором, а также имеет секционный барабан из меди. Эта модификация однофазная.

Коллекторные двигатели отличаются возможностью выдачи многочисленных запускающих оборотов, а также в процессе разгона. Поэтому их применяют в бытовых приборах. А простая смена полярности позволит изменить направленность вращения.

Характерно и еще одно преимущество – возможность смены вращательной скорости. Это делается регулированием амплитуды напряжения, которое поступает на вход.

Но при этом не следует забывать и о ключевых недостатках, к которым относятся:

• наличие шума;
• потребность в техобслуживании из-за постоянного трения на щетках.

Асинхронные модификации

Такие двигатели конструктивно включают:

• статор – это неподвижная часть агрегата, образующая магнитное поле для вращения роторного компонента;
• ротор – в его обмотке проходит возникающий электрический ток.

При этом такие агрегаты могут быть не только однофазными, но и трехфазными. Помимо указанных составных элементов, в конструкции выделяются вал, клеммная колодка и вентилятор для охлаждения, что видно на фото однофазного двигателя.

Рассматриваемые агрегаты могут быть бифилярного и конденсаторного вида. В устройствах, сконструированных по первому варианту, пусковая обмотка активизируется и функционирует исключительно до момента разгона мотора. Затем выключатель центробежного типа или реле деактивируют ее. Поскольку работа после разгона приводила бы к резкому падению КПД.

Принцип однофазного двигателя конденсаторного вида предполагает постоянную работу конденсаторной обмотки. При этом существуют две смещенные обмотки – основная и вспомогательная.

Это смещение составляет 90 градусов, что обеспечивает возможность регулирования направления, по которому вращается вал. Наличие конденсатора на поверхности корпуса позволяет идентифицировать эту модель двигателя.

Чтобы точно выбрать нужную модификацию, вам придется замерить сопротивление. У бифилярных движков сопротивление обмотки вспомогательного уровня не менее чем в 2 раза меньше значения основной. Поэтому она выполняет все функции пусковой. В конструкции можно обнаружить также реле или соответствующий выключатель.

Особенности подключения

Мощность однофазного двигателя варьируется в обширном диапазоне. Она может быть как в несколько ватт, так и достигать 10 кВт. Этот параметр, равно как КПД с пусковым моментом, будут меньше, чем в трехфазных моделях аналогичных габаритов.

Устройства, имеющие пусковую обмотку

Подключение однофазного двигателя выполняется путем задействования кнопки, размыкающей контактный элемент после запуска. Он присоединен к обмотке, которая является пусковой. Например, в ПНВС-кнопке при удержании происходит замыкание среднего контакта, а крайние сохраняют замкнутое положение.

Чтобы идентифицировать, является ли обмотка пусковой или рабочей, следует произвести замеры. А для обустройства вывода мотора выделяется несколько проводов. Обычно их или 3, или 4 штуки.

Если проводов три, то две обмотки предварительно находятся в объединенном виде. А поэтому один провод будет общим. Получается три пары, в каждой из которых тестером нужно замерить сопротивление. У обмотки рабочего вида будет наименьшая величина сопротивления, а у выхода общего типа – наибольшее. Для пусковой же сохранится средний показатель.

При наличии четырех проводов нужно протестировать две пары. Та, у которой сопротивление меньшее, считается рабочей. Пара с идентифицированным большим сопротивлением будет пусковой. Провода, идущие от каждой обмотки, надо объединить с выводом от общего провода.

В результате образуются три выхода – общий, пусковой и рабочий. Их и надо подключить к кнопке с контактами. Пусковой вывод крепится к среднему контакту кнопки, который крепится при помощи перемычки с рабочим контактом. А вот на крайние контакты выводятся остальные, не пусковые выводы. К ним будет идти силовой кабель.

Конденсаторный электродвигатель

Чтобы подключить такой движок, используют несколько вариантов.

Во-первых, можно задействовать пусковой конденсатор. Такой агрегат будет быстро запускаться, но в процессе функционирования выдается мощность ниже номинальной.

Во-вторых, допустимо воспользоваться рабочим конденсатором. Тогда запитка производится с рабочей обмотки. Показатели пуска будут недостаточно высокими, а вот параметры функционирования — отличными.

В процессе организации запуска используется также и схема подключения однофазного двигателя на базе двух конденсаторов сразу.

Кнопка ПНВС запускает конденсатор на этапе включения до момента требуемого разгона, после чего активными остаются только две обмотки. Вспомогательная же в процессе работы будет подключена посредством конденсатора.

Для движков важно правильно подобрать нужный конденсатор. Рабочий требует параметр 0,7-0,8 мкФ в расчете на киловатт мощности. А пусковому требуется двух или трехкратное превышение заданного значения.

И, конечно же, величина рабочего напряжения у используемых конденсаторов должна превышать сетевой уровень в 1,5 раза. При этом эффективность старта обеспечивается пусковым конденсатором, что позволит задать оптимальные параметры работы.

Фото однофазных двигателей

Также рекомендуем посетить:

mojdominfo.ru

Какие бывают двигатели? Типы электродвигателей. Асинхронные двигатели

Все двигатели, грубо говоря можно поделить на два вида:
двигатели постоянного тока
двигатели переменного тока (асинхронные и синхронные)

Двигатели постоянного тока

Данные двигатели с наличием щёточно-коллекторного узла бывают:

Колекторные — электрическое устройство, в котором датчиком положения ротора и переключателем тока в обмотках является одно и то же устройство — щёточно-коллекторный узел.

Бесколекторные — замкнутая электромеханическая система, состоящая из синхронного устройства с синусоидальным распределением магнитного поля в зазоре, датчика положения ротора, преобразователя координат и усилителя мощности. Более дорогой вариант в сравнение с колекторными двигателями.

Двигатели переменного тока

Синхронный — двигатель переменного тока, ротор которого крутится синхронно с магнитным полем питающего напряжения. Эти движки традиционно применяются при огромных мощностях (от сотен киловатт и выше).
Есть синхронные двигатели с дискретным угловым движением ротора — шаговые двигатели. У них данное положение ротора фиксируется подачей питания на соответствующие обмотки. Переход в другое положение исполняется путём снятия напряжения питания с одних обмоток и передачи его на другие обмотки двигателя.
Ещё один вид синхронных движков — вентильный реактивный эл-двигатель, питание обмоток которого складывается с помощью полупроводниковых элементов.

Асинхронный — двигатель переменного тока, в котором частота вращения ротора различается от частоты крутящего магнитного поля, творимого питающим напряжением, второе название асинхронных машин — индукционные обосновано тем, что ток в обмотке ротора индуцируется вертящимся полем статора. Асинхронные машины сейчас оформляют огромную часть электрических машин. В главном они используются в виде электродвигателей и считаются ключевыми преобразователями электрической энергии в механическую, причём в основном используются асинхронные движки с короткозамкнутым ротором

По количеству фаз двигатели бывают:

• однофазные
• двухфазные
• трехфазные

Самые популярные и шыроковостребованые двигатели которые применяются в производстве и бытовом хозяйстве:

Однофазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Ротор такового мотора, как и любого иного асинхронного мотора с короткозамкнутым ротором, являет из себя цилиндрический сердечник с залитыми алюминием пазами, с сразу отлитыми вентиляционными лопастями.
Таковой ротор именуется короткозамкнутым ротором. Однофазовые движки используются в маломощных устройствах, в том числе комнатные вентиляторы либо маленькие насосы.

Двухфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Данные двигатели помимо прочего имеют короткозамкнутый ротор, а их использование еще обширнее, нежели у однофазовых. Тут уже и стиральные машинки, и разные станки. Двухфазные движки для питания от однофазовых сетей называют конденсаторными двигателями, потому что фазосдвигающий конденсатор считается часто обязательной их частью.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Обмотки статора трехфазного мотора возможно соединить по схеме «звезда» либо «треугольник», при этом для питания мотора по схеме «звезда» потребуется напряжение выше, чем для схемы «треугольник», и на движке, потому, указываются 2 напряжения, к примеру: 127/220 либо 220/380. Трехфазные движки незаменимы для приведения в действие разных станков, лебедок, циркулярных пил, подъемных кранов, и т.п.

Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором

Посредством щеток, на кольца помимо прочего подается трехфазное переменное напряжение, и включение может быть осуществлено как впрямую, так и через реостаты. Непременно, движки с фазным ротором стоят подороже, хотя их пусковой момент под нагрузкой значительно повыше, нежели у типов движков с короткозамкнутым ротором. Именно в следствие завышенной силы и огромного пускового момента, данный вид движков отыскал использование в приводах лифтов и подъемных кранов, другими словами там, где прибор запускается под нагрузкой а не в холостую, как у двигателей с короткозамкнутым ротором.

elektt.blogspot.com

Классификация электродвигателей — устройство и принцип работы

Содержание:

В быту, коммунальном хозяйстве, на любом производстве двигатели электрические являются неотъемлемой составляющей: насосы, кондиционеры, вентиляторы и пр. Поэтому важно знать типы наиболее часто встречающихся электродвигателей.

Электродвигатель является машиной, которая преобразует в механическую энергию электрическую. При этом выделяется тепло, являющееся побочным эффектом.

Видео: Классфикация электродвигателей

Все электродвигатели разделить можно на две большие группы:

• Электродвигатели постоянного тока
• Электродвигатели переменного тока.

Электродвигатели, питание которых осуществляется переменным током, называются двигателями переменного тока, которые имеют две разновидности:

• Синхронные – это те, у которых ротор и магнитное поле питающего напряжения вращаются синхронно.
• Асинхронные. У них отличается частота вращения  ротора от частоты, создаваемого питающим напряжением магнитного поля. Бывают они  многофазными, а также одно-, двух- и  трехфазными.
• Электродвигатели  шаговые отличаются тем, что имеют конечное число положений ротора. Фиксирование заданного положения ротора происходит за счет подачи питания на определенную обмотку. Путем снятия напряжения с одной обмотки и передачи его на другую осуществляется переход в другое положение.

К электродвигателям постоянного тока относят те, которые питаются постоянным током.  Они, в зависимости от того, имею или нет щёточно-коллекторный узел, подразделяются на:

• Бесколлекторные
•  
• Коллекторные
•  

Коллекторные также, в зависимости от типа возбуждения, бывают нескольких видов:

• С возбуждением постоянными магнитами.
• С параллельным соединением обмоток соединения и якоря.
• С последовательным соединением якоря и обмоток.
• Со смешанным их соединением.

Электродвигатель постоянного тока в разрезе. Коллектор со щетками – справа

Какие электродвигатели входят в группу «электродвигатели постоянного тока»

Как уже говорилось, электродвигатели постоянного тока составляют группу, в которую входят коллекторные электродвигатели и бесколлекторные,  которые выполнены в виде замкнутой системы, включающей датчик положения ротора, систему управления и силовой полупроводниковый преобразователь. Принцип работы бесколлекторных электродвигателей аналогичен принципу работы двигателей асинхронных. Устанавливают их в бытовых прибора, например, вентиляторах.

Что собой представляет коллекторный электродвигатель

Длина электродвигателя постоянного тока зависит от класса. Например, если речь идет о двигателе 400 класса, то его длина составит 40 мм. Отличием коллекторных электродвигателей от  бесколлектрных собратьев является простота в изготовлении и эксплуатации, следовательно, и стоимость его будет более низкой. Их особенность —  наличие щеточно-коллекторного узла, при помощи которого осуществляется соединение цепи ротора с расположенными в неподвижной части мотора цепями. Состоит он из расположенных на роторе контактов – коллектора и прижатых к нему щеток, расположенных вне ротора.

Ротор

Щетки

Используют эти электродвигатели в радиоуправляемых игрушках: подав на контакты такого двигателя напряжение от источника постоянного тока (той же батарейки), вал приводится в движение. А, чтобы изменить его направление вращения, достаточно изменить полярность, подаваемого напряжения питания. Небольшой вес и размеры, низкая цена и возможность восстановления щеточно-коллекторного механизма делают эти электродвигатели наиболее используемыми в бюджетных моделях, несмотря на то, что он значительно уступает по надежности бесколлекторному, поскольку не исключено искрение, т.е. чрезмерный нагрев подвижных контактов и их быстрый износ при попадании пыли, грязи или влаги.

На коллекторный электродвигатель нанесена, как правило, маркировка, указывающая на число оборотов: чем оно меньше, тем скорость вращения вала больше. Она, к слову, очень плавно регулируется. Но, существуют и  двигатели этого типа высокооборотистые, не уступающие бесколлекторным.

Преимущества и недостатки бесколлекторных электродвигателей

В отличие от описанных, у этих электродвигателей подвижной частью является статор с постоянным магнитом (корпус), а ротор с трехфазной обмоткой – неподвижен.

К недостаткам этих двигателей постоянного тока отнести можно менее плавную регулировку скорости вращения вала, но зато они способны за доли секунды набрать максимальные обороты.

Бесколлекторный электродвигатель  помещен в закрытый корпус, поэтому он более надежен при неблагоприятных условиях эксплуатации, т.е. ему не страшны пыль и влага. К тому же, его надежность возрастает благодаря отсутствию щеток, как и скорость, с которой вращается вал. При этом, по конструкции мотор более сложен, следовательно, не может быть дешевым. Стоимость его в сравнении с коллекторным, выше в два раза.

Таким образом,  коллекторный электродвигатель, работающий на переменном и на постоянном токе, является универсальным, надежным, но более дорогим. Он и легче, и меньше по размерам двигателя переменного тока  той же мощности.

Поскольку электродвигатели переменного тока, питающиеся  от 50 Гц (питание промышленной сети)  не позволяют получать высокие частоты (выше 3000 об/мин),  при такой необходимости, используют коллекторный двигатель.

Между тем, его ресурс ниже, чем у асинхронных электродвигателей переменного тока, который  зависит от состояния подшипников и изоляции обмоток.

Как работает синхронный электродвигатель

Синхронные машины применяют часто в качестве генераторов. Он синхронно работают  с частотой  сети, поэтому он с датчиком положения инвертора и ротора, является электронным аналогом коллекторного электродвигателя постоянного тока.

Строение синхронного электродвигателя

Свойства

Эти двигатели не являются механизмами самозапускающимися, а требуют внешнего воздействия для того, чтобы набрать скорость. Применение они нашли в компрессорах, насосах, прокатных станках и  подобном оборудовании,  рабочая скорость которого не превышает отметки пятьсот оборотов в минуту, но требуется увеличение мощности. Они достаточно большие по габаритам, имеют «приличный» вес и высокую цену.

Запустить синхронный электродвигатель можно несколькими способами:

• Используя внешний источник тока.
• Пуск асинхронный.

В первом случае, с помощью мотора вспомогательного, в качестве которого выступать может электродвигатель постоянного тока или индукционный трехфазный мотор. Изначально ток постоянный на  мотор не подается. Он начинает вращаться, достигая близкой к синхронной скорости. В этот момент подается постоянный ток. После замыкания  магнитного поля, разрывается  связь с вспомогательным двигателем.

Во втором варианте необходима установка в полюсные наконечники ротора дополнительной короткозамкнутой обмотки, пересекая которую магнитное вращающееся поле индуцирует токи в ней. Они, взаимодействуя с полем статора, вращают ротор. Пока он не достигнет синхронной скорости. С этого момента крутящий момент и ЭДС уменьшаются, магнитное поле замыкается, сводя к нулю крутящий момент.

Эти электродвигатели менее чувствительны, чем асинхронные, к колебаниям напряжения, отличаются высокой перегрузочной способностью, сохраняют неизменной скорость при  любых нагрузках на валу.

Однофазный электродвигатель: устройство и принцип работы

Использующий после пуска только одну обмотку статора (фазу) и не нуждающийся в частном преобразователе электродвигатель, работающий от электросети однофазного переменного тока, является асинхронным или однофазовым.

Однофазовый электродвигатель имеет вращающуюся часть – ротор и неподвижную – статор, который и создает магнитное поле, необходимое для вращения ротора.

Из двух, расположенных в сердечнике статора друг к другу под углом 90 градусов обмоток, рабочая занимает 2/3 пазов. Другая обмотка, на долю которой приходится 1/3 пазов, называется пусковой (вспомогательной).

Ротор – это тоже короткозамкнутая обмотка. Его стержни из алюминия или меди замкнуты с торцов кольцом, а пространство между ними залито алюминиевым сплавом. Может быть выполнен ротор в виде полого ферромагнитного или немагнитного цилиндра.

Однофазный электродвигатель, мощность которого может быть от десятков ватт до десятка киловатт, применяются в бытовых приборах, устанавливаются в деревообрабатывающих станках, на транспортерах, в компрессорах и насосах. Преимущество их – возможность использования в помещениях, где нет трехфазной сети. По конструкции они не сильно отличаются от электродвигателей асинхронных трехфазного тока.

motocarrello.ru

Электродвигатель. Статьи про электродвигатели с фото и видео

Асинхронные электромашины с короткозамкнутым ротором (беличья клетка) широко применяются для преобразования как для преобразования механической энергии в электрическую, так и наоборот. То есть, данные электромеханизмы могут выступать в роли двигателя и генератора. Прочитав данную статью, вы узнаете принцип работы асинхронных машин, ознакомитесь с их типовой конструкцией и основными характеристиками. Отдельно будет рассказано о вариантах подключения обмоток статора и приведены схемы запуска.

Предлагаем рассмотреть электрические механизмы, в которых цикл полного оборота вала разделен на несколько шагов. Из-за этой особенности данный вид приводов стали называть шаговыми двигателями. Что представляют собой эти электромеханизмы, и принцип их действия описан в статье. Там же приводятся примеры схем электронных контролеров, вправляющих работой шаговых двигателей.

Несмотря на то, что описание принципа работы двигателя постоянного тока проходят в школьной программе, со временем эта информация может забыться. Тем, кто желает освежить свои знания, рекомендуем прочитать данную статью, а также другие публикации на нашем сайте. Мы стараемся подавать информацию таким образом, чтобы с ее восприятием не возникало проблем. Там, где требуется визуализация, всегда приводятся пояснительные иллюстрации.

Вышедший из строя электродвигатель в большинстве случаев можно восстановить. Для этого необходимо отключить его и отвезти в ремонтную мастерскую, после чего ждать результата несколько дней. Самостоятельный ремонт существенно упростил бы задачу, но многих смущают связанные с этим трудности. В помощь домашним мастерам мы публикуем подробную инструкцию по самостоятельной перемотке электродвигателей, с пошаговым описанием всего процесса.

Коллекторные электрические машины не так широко распространены, как их асинхронные аналоги. В связи с этим не редко возникают вопросы по их подключению, особенно когда речь идет о коллекторных двигателях переменного тока. Ответы на эти вопросы можно найти в нашей публикации, полностью посвященной коллекторным электромашинам.

Для решения некоторых задач в сфере высокоточных технологий требуется высокооборотистые электроприводы с точным позиционированием. Обычные электрические машины для этих целей не подходят. С такими задачами могут справиться только бесколлекторные электродвигатели с цифровым управлением. С конструкцией, принципом действия и схемами управления бесколлекторных приводов мы ознакомим вас в нашей статье.

Раздел, посвященный электродвигателям, будет неполным, если не упомянуть в нем вентильные приводы. Предлагаем ознакомиться с конструктивными особенностями вентильных электромеханизмов, их принципом работы и основными техническими характеристиками. В материалах вы также найдете описание всех достоинств и недостатков ВРД.

Пусковые характеристики электродвигателей постоянного тока существенно отличаются от аналогичных параметров машин, работающих от переменного напряжения. Это отличие заключается в высоких пусковых токах, способных повредить обмотку привода. Чем вызвана эта проблема, и какие существуют способы ее решения, мы расскажем в данной публикации.

Сегодня мы хотим детально рассказать вам о еще одном виде электрических машин – синхронных двигателях. Несмотря на то, что материал подается из расчета на начинающих электриков, более опытным читателям будет полезно обновить свои знания по электротехнике.

Описание принципа действия асинхронных электрических машин можно смело отнести к фундаментальным основам электротехники. С учетом того, что данный тип приводов наиболее широко применяется, ознакомиться с его принципом работы, особенностями конструкции и техническими характеристиками будет полезно домашним умельцам.

Обмотку трехфазного электродвигателя можно подключить как звездой, так и треугольником. Как меняются характеристики привода в зависимости от выбора типа подключения, мы сегодня рассмотрим подробно. В отдельном разделе статьи рассказывается, как включить трехфазный двигатель в однофазную сеть питания и приводятся схемы для организации реверсного переключения.

Двигатели постоянного тока применяются как в бытовой технике, так и промышленном производстве. Тем, кому интересно его устройство рекомендуем прочитать эту статью, где собрано много материалов по данному виду электроприводов. Отдельное внимание уделяется устройству коллектора и щеточному механизму, а также приводятся рекомендации по их обслуживанию.

Сервоприводы можно смело выделить в отдельный вид электрических приводов. Они применяются в робототехнике, медицинском оборудовании, машиностроение и других сферах производства, где востребовано высокоточное позиционирование. К сожалению, в рамках нашей статьи мы не сможем детально рассказать обо всех особенностях этого электромеханизма, поэтому кратко опишем его принцип работы и приведем пример типовой конструкции.

Предлагаем несколько отвлечься от технической темы и сделать небольшой экскурс в историю создания электродвигателей. В статье будет приведена принятая классификация электрических машин и описано кем и когда был разработан тот или иной тип электрического привода.

Управлять скоростью вращения двигателя постоянного тока довольно просто, достаточно увеличить или уменьшить напряжение. С приводами переменного тока такой прием не работает, поскольку их скорость вращения зависит от рабочей частоты сети питания. Как решить эту проблему вы узнаете из нашей статьи, там же приведены принципиальные схемы ШИМ-контролеров, при помощи которых можно плавно управлять числом оборотов.

В быту не редко возникает ситуация, когда требуется запустить трехфазный двигатель от однофазной сети питания, например, при подключении привода самодельного точильного станка. Наши специалисты подскажут, как правильно в этом случае соединить обмотки статора, приведут пример типовой схемы включения и расчета стартового (пускового) конденсатора.

Тем, кто сомневается в законе сохранения энергии и любит конструировать, будет интересна статья о магнитных двигателях. Приверженцы этой идеи уверены, что не сегодня-завтра, максимум на следующей неделе, будет создан действующий прототип, главное — правильно подобрать магниты, правда, как это сделать, никто не знает…

В данной статье подробно описываются крановые двигатели с короткозамкнутым и фазным роторами. Собранная в публикации информация позволяет получить представление о том, как работают такие устройства, ознакомиться с их строением. Вы также сможете получить общие сведенья о технических характеристиках этих электромеханизмов, а также прочитать обо всех достоинствах и недостатках.

Набирающие популярность электромобили не могут функционировать без тяговых аккумуляторов. Чем отличаются эти «батарейки» от обычных аккумуляторов, вы можете узнать, ознакомившись с нашей статьей. Мы постарались подать информацию таким образом, чтобы она была интересна большинству читателей.

Статья-обзор электродвигателей АИР. Приводится описание конструкции этих асинхронных машин, их техническими характеристиками, включая обмоточные данные. Данная информация может быть полезна, как начинающему домашнему мастеру, таки профессиональному электрику.

Как известно у асинхронных электродвигателей фиксированное число оборотов. Оно полностью зависит от рабочей частоты сети переменного тока, от которой запитан привод. Соответственно, чтобы плавно регулировать число оборотов двигателя, необходим преобразователь частоты. С кратким обзором таких контроллеров можно ознакомиться в статье.

Краткое описание асинхронных машин с короткозамкнутым ротором будет полезно широкому кругу подписчиков нашего сайта. В публикации доступно объясняется принцип работы этого электромеханизма, его основные особенности, а также приводится несколько схем подключения, обычных и инертных.

www.asutpp.ru

Электрический двигатель — принцип работы электромотора классификация и технические характеристики

Электрические двигатели предназначены для преобразования электрической энергии в механическую. Первые их прототипы были созданы в 19 веке, а сегодня эти устройства максимально интегрированы в жизнь современного человечества. Примеры их использования можно встретить в любой сфере жизнедеятельности: от общественного транспорта до домашней кофемолки.

Содержание:

Электрический двигатель: вид в разрезе

Принцип преобразования энергии

Принцип работы электродвигателя любого типа заключается в использовании электромагнитной индукции, возникающей внутри устройства после подключения в сеть. Для того чтобы понять, как эта индукция создается и приводит элементы двигателя в движение, следует обратиться к школьному курсу физики, объясняющему поведение проводников в электромагнитном поле.

Итак, если мы погрузим проводник в виде обмотки, по которому движутся электрические заряды, в магнитное поле, он начнет вращаться вокруг своей оси. Это связано с тем, что заряды находятся под влиянием механической силы, изменяющей их положение на перпендикулярной магнитным силовым линиям плоскости. Можно сказать, что эта же сила действует на весь проводник.

Схема, представленная ниже, показывает токопроводящую рамку, находящуюся под напряжением, и два магнитных полюса, придающие ей вращательное движение.

Картинка кликабельна.

Именно эта закономерность взаимодействия магнитного поля и токопроводящего контура с созданием электродвижущей силы лежит в основе функционирования электродвигателей всех типов. Для создания аналогичных условий в конструкцию устройства включают:

• Ротор (обмотка) – подвижная часть машины, закрепленная на сердечнике и подшипниках вращения. Она исполняет роль токопроводящего вращательного контура.
• Статор – неподвижный элемент, создающий магнитное поле, воздействующее на электрические заряды ротора.
• Корпус статора. Оснащен посадочными гнездами с обоймами для подшипников ротора. Ротор размещается внутри статора.

Для представления конструкции электродвигателя можно создать принципиальную схему на основе предыдущей иллюстрации:

После включения данного устройства в сеть, по обмоткам ротора начинает идти ток, который под воздействием магнитного поля, возникающего на статоре, придает ротору вращение, передаваемое на крутящийся вал. Скорость вращения, мощность и другие рабочие показатели зависят от конструкции конкретного двигателя и параметров электрической сети.

Классификация электрических двигателей

Все электродвигатели между собой классифицируют в первую очередь по типу тока, протекающему через них. В свою очередь, каждая из этих групп тоже делить на несколько видов, в зависимости от технологических особенностей.
Двигатели постоянного тока

На маломощных двигателях постоянного тока магнитное поле создается постоянным магнитом, устанавливаемым в корпусе устройства, а обмотка якоря закрепляется на вращающемся валу. Принципиальная схема ДПТ выглядит следующим образом:

Обмотка, расположенная на сердечнике, изготавливается из ферромагнитных материалов и состоит из двух частей, последовательно соединенных между собой. Своими концами они подсоединяются к коллекторным пластинам, к которым прижимаются графитовые щетки. На одну из них подается положительный потенциал от источника постоянного тока, а на другую – отрицательный.

После подачи питания на двигатель происходит следующее:

1. Ток от нижней «плюсовой» щетки подается на ту коллекторную пластину, к контактной платформе которой она подключена.
2. Прохождение тока по обмотке на коллекторную пластину (обозначено пунктирной красной стрелкой), подключенную к верхней «отрицательной» щетке создает электромагнитное поле.
3. Согласно правилу буравчика, в правой верхней части якоря возникает магнитное поле южного, а в левой нижней — северного магнитного полюса.
4. Магнитные поля с одинаковым потенциалом отталкиваются друг от друга и приводят ротор во вращательное движение, обозначенное на схеме красной стрелкой.
5. Устройство коллекторных пластин приводит к смене направления протекания тока по обмотке во время инерционного вращения, и рабочий цикл повторяется вновь.

Самый простой электрический двигатель

При очевидной простоте конструкции существенным недостатком таких двигателей является низкий КПД, обусловленный большими потерями энергии. Сегодня ДПТ с постоянными магнитами используются в простых бытовых приборах и детских игрушках.

Устройство двигателей постоянного тока большой мощности, используемых в производственных целях, не предусматривает использование постоянных магнитов (они занимали бы слишком много места). В этих машинах используется следующая конструкция:

• обмотка состоит из большего количества секций, представляющих собой металлический стержень;
• каждая обмотка отдельно подключается к положительному и отрицательному полюсу;
• количество контактных площадок на коллекторном устройстве соответствует количеству обмоток.

Таким образом, снижение потерь электроэнергии обеспечивается плавным подключением каждой обмотки к щеткам и источнику питания. На следующей картинке представлена конструкция якоря такого двигателя:

Устройство электрических двигателей постоянного тока позволяет легко обратить направление вращения ротора с помощью простой смены полярности на источнике питания.

Функциональные особенности электродвигателей определяются наличием некоторых «хитростей», к которым относится сдвиг токосъемных щеток и несколько схем подключения.

Сдвиг узла токосъемных щеток относительно вращения вала происходит после запуска двигателя и изменения подаваемой нагрузки. Это позволяет компенсировать «реакцию якоря» — эффект, снижающий эффективность машины за счет торможения вала.

Есть три способа подключения ДПТ:

1. Схема с параллельным возбуждением предусматривает параллельное подключение независимой обмотки, как правило, регулируемой реостатом. Так обеспечивается максимальная стабильность скорости вращения и её плавная регулировка. Именно благодаря этому двигатели с параллельным возбуждением находят широкое применение в грузоподъемном оборудовании, на электрическом транспорте и станках.
2. Схема с последовательным возбуждением тоже предусматривает использование дополнительной обмотки, но подключается она последовательно с основной. Это позволяет при необходимости резко увеличить крутящий момент двигателя, к примеру, на старте движения железнодорожного состава.
3. Смешанная схема использует преимущества обоих способов подключения, описанных выше.

Биполярный электрический двигатель

Двигатели переменного тока

Главным отличием этих двигателей от описанных ранее моделей заключается в токе, протекающем по их обмотке. Он описывает по синусоидальному закону и постоянно меняет свое направление. Соответственно и питание этих двигателей осуществляется от генераторов со знакопеременной величиной.

Одним из главных конструктивных отличий является устройство статора, представляющего собой магнитопровод со специальными пазами для расположения витков обмотки.

Двигатели переменного тока классифицируют по принципу работы на синхронные и асинхронные. Коротко говоря, это означает, что в первых частота вращения ротора совпадает с частотой вращения магнитного поля в статоре, а во вторых – нет.

Настоятельно рекомендуем прочитать нашу статью об устройстве электродвигателей переменного тока.

Синхронные двигатели

В основе работы синхронных электродвигателей переменного тока тоже лежит принцип взаимодействия полей, возникающих внутри устройства, однако в их конструкции постоянные магниты закрепляются на роторе, а по статору проводится обмотка. Принцип их действия демонстрирует следующая схема:

Проводники обмотки, по которой проходит ток, показанные на рисунке в виде рамки. Вращение ротора происходит следующим образом:

1. На определенный момент времени ротор с закрепленным на нем постоянным магнитом находится в свободном вращении.
2. На обмотке в момент прохождения через нее положительной полуволны формируется магнитное поле с диаметрально противоположными полюсами Sст и Nст. Оно показано на левой части приведенной схемы.
3. Одноименные полюса постоянного магнита и магнитного поля статора отталкиваются друг от друга и приводят двигатель в положение, показанное на правой части схемы.

В реальных условиях для создания постоянного плавного вращения двигателя используется не одна катушка обмотки, а несколько. Они поочередно пропускают через себя ток, благодаря чему создается вращающееся магнитное поле.

Асинхронные двигатели

А асинхронном двигателе переменного тока вращающееся магнитное поле создается тремя (для сети 380 В) обмотками статора. Их подключение к источнику питания осуществляется через клеммную коробку, а охлаждение — вмонтированным в двигатель вентилятором.

Ротор, собранный из нескольких замкнутых между собой металлических стержней, жестко соединен с валом, составляя с ним одно целое. Именно из-за соединения стержней межу собой этот тип ротора называется короткозамкнутым. Благодаря отсутствию токопроводящих щеток в данной конструкции значительно упрощается техническое обслуживание двигателя, увеличивается срок службы и надежность. Главной причиной выхода из строя двигателей этого типа является износ подшипников вала.

Принцип работы асинхронного двигателя основывается на законе электромагнитной индукции – если частота вращения электромагнитного поля обмоток статора превышает частоту вращения ротора, в нем наводится электродвижущая сила. Это важно, поскольку при одинаковой частоте ЭДС не возникает и, соответственно, не возникает вращения. В действительности нагрузка на вал и сопротивление от трения подшипников всегда замедляет ротор и создает достаточные для работы условия.

Главным недостатком двигателей данного типа является невозможность получения постоянной частоты вращения вала. Дело в том, что рабочие характеристики устройства изменяются в зависимости от различных факторов. К примеру, без нагрузки на вал циркулярная пила вращается с максимальной скоростью. Когда мы подводим к пильному полотну доску и начинаем её резать, частота вращения диска заметно снижается. Соответственно, снижается и скорость вращения ротора относительно электромагнитного поля, что приводит к наведению еще большей ЭДС. Это увеличивает потребляемый ток и рабочая мощность мотора увеличивается до максимальной.

Принцип работы электрического мотора

Важно подбирать двигатель подходящей мощности – слишком низкая приведет к повреждению короткозамкнутого ротора из-за превышения расчетного максимума ЭДС, а слишком высокая приводит к необоснованным энергозатратам.

Асинхронные двигатели переменного тока рассчитаны на работу от трехфазной электрической сети, однако могут быть подключены и в однофазную сеть. Так, например, они используются в стиральных машинах и станках для домашних мастерских. Однофазный двигатель имеет примерно на 30% более низкую мощность, по сравнению с трехфазным – от 5 до 10 кВт.

Ввиду простоты исполнения и надежности асинхронные двигатели переменного тока наиболее распространены не только в производственном оборудовании, но и в бытовой технике.

Универсальные коллекторные двигатели

Во многих бытовых электроприборах необходимо наличие высокой скорости вращения двигателя и крутящего момента при малых пусковых токах и плавной регулировке. Всем этим требования удовлетворяют коллекторные двигатели, называемые универсальными. По своему устройству они очень похожи на двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением.

Главным отличием от ДПТ является магнитная система, комплектуемая несколькими изолированными друг от друга листами электротехнической стали, к полюсам которых подсоединены по две секции обмотки. Такая конструкция снижает нагрев элементов токами Фуко и перемагничивание.

Высокая синхронность магнитных полей в универсальных коллекторных двигателях сохраняет высокую скорость вращения даже под большой нагрузкой на вал. Поэтому их используют в маломощном быстроходном оборудовании и домашней технике. При подключении в цепь регулируемого трансформатора появляется возможность плавной настройки частоты вращения.

Главный недостаток таких электромоторов заключается в низком моторесурсе, обусловленном быстрым стиранием графитовых щеток.

tokidet.ru