Электрические машины

Электрическая машина — электромеханический преобразователь, который преобразует механическую энергию в электрическую (генератор), либо электрическую энергию в механическую (электродвигатель), либо электрическую энергию с одними параметрами (напряжением, частотой и т.д.) в электрическую с другими параметрами.

В качестве энергоносителя в электрической машине может быть использовано как магнитное, так и электрическое поле. Машины, в которых для преобразования энергии используется магнитное поле, называются индуктивными, а те, в которых используется электрическое поле, — емкостными. Возможно также совместное использование магнитного и электрического полей. Такие машины называются индуктивно-емкостными.

На практике наибольшее распространение получили индуктивные машины.

Принято различать электромеханические преобразователи в зависимости от цели преобразования энергии на:

• генераторы — источники электрической энергии;
• электродвигатели — источники механической энергии;
• специальные электрические машины — электромеханические преобразователи с более сложным целевым назначением

Современные электрические машины имеют самое разнообразное конструктивное исполнение и могут реализовывать различные роды напряжения и тока, а также различные виды движения — вращательное, колебательное, линейное и т.д. Диапазон мощностей современных электрических машин составляет 10^-17 — 10⁹ Вт. На рисунке 1 показаны области распространения и зоны использования емкостных (график 1), индуктивно-емкостных (график 2) и индуктивных (график 3) электрических машин. Электрическая машина является весьма экономичным преобразователем энергии.

Рисунок 1 – Области распространения электрических машин

Для управления современными электрическими машинами используются сложные электронные системы, которые конструктивно объединяются с электромеханическим преобразователем и образуют так называемую электромеханотронную систему, выступающую как единый технический комплекс. Все это существенно расширяет функциональные возможности электрических машин и обеспечивает их широкое внедрение во все сферы производственной и бытовой деятельности человечества [1].

Основополагающие законы электромеханического преобразования энергии в индуктивных машинах

Закон Ампера

Согласно закону, установленному Ампером, на проводник с током в магнитном поле действует сила

,

• где F – сила, Н,
• I – сила тока, А,
• – длина проводника, м,
• B — магнитная индукция, Тл,
• — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции, град.

Направление этой силы определяется по правилу «левой руки».

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Открытие электромагнитной индукции в 1831 году Фарадеем — одно из фундаментальных открытий в электродинамики. Максвеллу принадлежит следующая углубленная формулировка закона электромагнитной индукции:

Всякое изменение магнитного поля во времени возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле. Циркуляция вектора напряженности E этого поля по любому неподвижному замкнутому контуру s определяется выражением [3] [4]

,

• где E – напряженность электрического поля, В/м,
• ds – элемент контура, м,
• Ф — магнитный поток, Вб,
• t — время, с

Электродвижущая сила индукции возникающая в замкнутом контуре, равна скорости изменения во времени потока магнитной индукции

,

• где – электродвижущая сила индукции, В

Знак «-» показывает, что индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.

Вращающаяся электрическая машина — электротехническое устройство, предназначенное для преобразования энергии на основе электромагнитной индукции и взаимодействия магнитного поля с электрическим током, содержащее, по крайней мере, две части, участвующие в основном процессе преобразования и имеющие возможность вращаться или поворачиваться относительно друг друга [2].

Вращающаяся машина постоянного тока, или машина постоянного тока — вращающаяся электрическая машина, основной процесс преобразования энергии в которой обусловлен потреблением или генерированием только постоянного электрического тока.

Вращающаяся машина переменного тока — вращающаяся электрическая машина, основной процесс преобразования энергии в которой обусловлен потреблением или генерированием переменного электрического тока.

Виды вращающихся электрических машин

По характеру магнитного поля в основном воздушном зазоре

Одноименнополюсная машина — вращающаяся электрическая машина, у которой нормальная составляющая магнитной индукции во всех точках основного воздушного зазора имеет один и тот же знак.

Разноименнополюсная машина — вращающаяся электрическая машина, у которой нормальная составляющая магнитной индукции в различных участках основного воздушного зазора имеет разные знаки.

Явнополюсная машина — разноименнополюсная машина, в которой полюса выступают в сторону основного воздушного зазора.

Неявнополюсная машина — разноименнополюсная машина с равномерным основным воздушным зазором.

Электродвигатель постоянного тока

Постоянная момента

,

Постоянная ЭДС

Направление ЭДС определяется по правилу правой руки. Направление наводимой ЭДС противоположно направлению протекающего в проводнике тока.

Наведенная ЭДС последовательно изменяется по направлению из-за перемещения проводников в магнитном поле. Суммарная ЭДС, равная сумме ЭДС в каждой катушке, прикладывается к внешним выводам двигателя. Это и есть противо-ЭДС. Направление противо-ЭДС противоположно приложенному к двигателю напряжению. Значение противо-ЭДС пропорционально частоте вращения и определяется из следующего выражения: [1]

,

• где — электродвижущая сила, В,
• – постоянная ЭДС, В∙с/рад,
• — угловая частота, рад/с

Постоянные момента и ЭДС в точности равны между собой K_T = K_E. Постоянные K_T и K_E равны друг другу, если они определены в единой системе едениц.

Постоянная электродвигателя

Одним из основных параметров электродвигателя постоянного тока является постоянная электродвигателя K_м. Постоянная электродвигателя определяет способность электродвигателя преобразовывать электрическую энергию в механическую.

,

• где — постоянная электродвигателя, Нм/√Вт,
• R — сопротивление обмоток, Ом,
• – максимальный момент, Нм,
• — мощность потребляемая при максимальном моменте, Вт

Справка: Постоянная электродвигателя вместе с размерами электродвигателя являются основными параметрами для инженера при выборе электродвигателя с лучшим соотношением мощность / объем.

Постоянная электродвигателя не зависит от соединения обмоток, при условии, что используется один и тот же материал проводника. Например, обмотка двигателя с 6 ветками и 2 параллельными проводами вместо 12 одиночных проводов удвоят постоянную ЭДС, при этом постоянная электродвигателя останется не изменой.

Жесткость механической характеристики двигателя

,

• где — жесткость механической характеристики электродвигателя постоянного тока

Напряжение электродвигателя

Уравнение баланса напряжений на зажимах двигателя постоянного тока имеет вид (в случае коллекторного двигателя не учитывается падение напряжения в щеточно-коллекторном узле):

,

• где U — напряжение, В.

Уравнение напряжения выраженное через момент двигателя будет выглядеть следующим образом:

Соотношение между моментом и частотой вращения при двух различных напряжениях питания двигателя постоянного тока неизменно. При увеличении частоты вращения момент линейно уменьшается. Наклон этой функции K_T

K_E/R постоянный и не зависит от значения напряжения питания и частоты вращения двигателя.

Благодаря таким характеристикам упрощается управление частотой вращения и углом поворота двигателей постоянного тока. Это характерно для коллекторных и вентильных двигателей постоянного тока, что нельзя сказать о двигателях переменного тока и шаговых двигателях [1].

Мощность электродвигателя постоянного тока

Упрощенная модель электродвигателя выглядит следующим образом:

• где I – сила тока, А
• U — напряжение, В,
• M — момент электродвигателя, Н∙м
• R — сопротивление токопроводящих элементов, Ом,
• L — индуктивность, Гн,

• P_эл — электрическая мощность (подведенная), Вт
• P_мех — механическая мощность (полезная), Вт
• P_теп — тепловые потери, Вт
• P_инд — мощность затрачиваемая на заряд катушки индуктивности, Вт
• P_тр — потери на трение, Вт

Механическая постоянная времени

Механическая постоянная времени — это время, отсчитываемое с момента подачи постоянного напряжения на электродвигатель, за которое частота вращения ненагруженного электродвигателя достигает уровня в 63,21% (1-1/e) от своего конечного значения.

,

• где — механическая постоянная времени, с

Смотрите также

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения

Дмитрий Левкин

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения, как и любой вращающийся электродвигатель, состоит из ротора и статора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. Статор обычно имеет стандартную трехфазную обмотку, а ротор выполнен с обмоткой возбуждения. Обмотка возбуждения соединена с контактными кольцами к которым через щетки подходит питание.

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения (щетки не показаны)

Постоянная скорость вращения синхронного электродвигателя достигается за счет взаимодействия между постоянным и вращающимся магнитным полем. Ротор синхронного электродвигателя создает постоянное магнитное поле, а статор – вращающееся магнитное поле.

Работа синхронного электродвигателя основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора

Статор: вращающееся магнитное поле

На обмотки катушек статора подается трехфазное переменное напряжение. В результате создается вращающееся магнитное поле, которое вращается со скоростью пропорциональной частоте питающего напряжения. Подробнее о том, как посредством трехфазного напряжения питания образуется вращающееся магнитное поле можно прочитать в статье «Трехфазный асинхронный электродвигатель».

Взаимодействие между вращающимся (у статора) и постоянным (у ротора) магнитными полями

Ротор: постоянное магнитное поле

Обмотка ротора возбуждается источником постоянного тока через контактные кольца. Магнитное поле создаваемое вокруг ротора возбуждаемое постоянным током показано ниже. Очевидно, что ротор ведет себя как постоянный магнит, так как имеет такое же магнитное поле (в качестве альтернативы можно представить, что ротор сделан из постоянных магнитов). Рассмотрим взаимодействие ротора и вращающегося магнитного поля. Предположим вы придали ротору начальное вращение в том же направлении как у вращающегося магнитного поля. Противоположные полюса вращающегося магнитного поля и ротора будут притягиваться друг к другу и они будут сцепляться с помощью магнитных сил. Это значит, что ротор будет вращаться с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле, то есть ротор будет вращаться с синхронной скоростью.

Магнитные поля ротора и статора сцепленные друг с другом

Скорость с которой вращается магнитное поле может быть вычислена по следующему уравнению:

,

• где N_s – частота вращения магнитного поля, об/мин,
• f – частота тока статора, Гц,
• p – количество пар полюсов.

Это значит, что скорость синхронного электродвигателя может очень точно контролироваться изменением частоты питающего тока. Таким образом эти электродвигатели подходят для высокоточных приложений.

Почему синхронные электродвигатели не запускаются от электрической сети?

Если ротор не имеет начального вращения, ситуация отличается от описанной выше. Северный полюс магнитного поля ротора будет притягиваться к южному полюсу вращающегося магнитного поля, и начнет двигаться в том же направлении. Но так как ротор имеет определенный момент инерции, его стартовая скорость будет очень низкой. За это время южный полюс вращающегося магнитного поля будет замещен северным полюсом. Таким образом появятся отталкивающие силы. В результате чего ротор начнет вращаться в обратную сторону. Таким образом ротор не сможет запуститься.

Демпферная обмотка — прямой запуск синхронного двигателя от электрической сети

Чтобы реализовать самозапуск синхронного электродвигателя без системы управления между наконечниками ротора размещается «беличья клетка», которая также называется демпферной обмоткой. При запуске электродвигателя катушки ротора не возбуждаются. Под действием вращающегося магнитного поля, индуцируется ток в витках «беличьей клетки» и ротор начинает вращаться подобно тому, как запускаются асинхронные двигатели.

Когда ротор достигает своей максимальной скорости, подается питание на обмотку возбуждения ротора. В результате, как говорилось ранее, полюса ротора сцепляются с полюсами вращающегося магнитного поля и ротор начинает вращаться с синхронной скоростью. При вращении ротора с синхронной скоростью, относительное движение между белечьей клеткой и вращающимся магнитным полем равно нулю. Это значит, что отсутствует ток в короткозамкнутых витках, а следовательно «беличья клетка» не оказывает воздействия на синхронную работу электродвигателя.

Синхронные электродвигатели имеют постоянную скорость независящую от нагрузки (при условии что нагрузка не превышает макимально допустимую). Если момент нагрузки больше, чем момент создаваемый самим электродвигателем, то он выйдет из синхронизма и остановиться. Низкое напряжение питания и низкое напряжение возбуждения также могут быть причинами выхода двигателя из синхронизма.

Синхронные электродвигатели могут также использоваться для улучшения коэффициента мощности системы. Когда единственной целью использования синхронных электродвигателей является улучшение коэффициента мощности их называют синхронными компенсаторами. В таком случае вал электродвигателя не соединяется с механической нагрузкой и вращается свободно.

Электрические двигатели: классификация, устройство, принцип работы

Электрический двигатель – специальная машина (ее еще называют электромеханическим преобразователем), с помощью которой электроэнергия преобразовывается в механическое движение.

Побочный эффект такой конвертации – выделение тепла.

При-этом современные двигатели обладают очень высоким КПД, который достигает 98%, в результате чего их использование экономически более выгодно по сравнению с двигателями внутренного сгорания. Электрические двигатели используются во всех сферах народного хозяйства, начиная от бытового применения, заканчивая военной техникой.

Электрические двигатели и их разновидности

Как известно с базового школьного курса физики, ток бывает переменным и постоянным. В бытовой электросети – переменный ток. Батарейки, аккумуляторы и другие мобильные источники питания предоставляют постоянный ток.

 

Электродвигатели постоянного тока характеризуются хорошими эксплуатационными и динамическими характеристиками.

 Такие изделия широко используются в подъемных машинах, буровых станках, полимерном оборудовании, в некоторых агрегатах экскаваторов.

По принципу работы электродвигатели переменного тока бывают

• асинхронными;
• синхронными.

Подробное сравнение этих видов машин можно почитать тут.

Синхронные двигатели – электрические машины, где скорость вращения ротора полностью идентична частоте магнитного поля. Учитывая эту особенность, такие устройства актуальны там, где необходима стабильная высокая скорость вращения: насосы, крупные вентиляторы, генераторы, компрессоры, стиральные машины, пылесосы, практически все электроинструменты.

Особое внимание среди синхронных устройств, заслуживают шаговые двигатели. Они обладают несколькими обмотками. Такой подход позволяет с высокой точностью изменять скорость вращения таких электродвигателей.

Асинхронными двигателями называют такие машины, в которых скорость ротора отличается от частоты движения магнитного поля.

Нашли свое применение в подавляющем большинстве отраслей народного хозяйства: в приводах дымососов, транспортерах, шаровых мельницах, наждачных, сверлильных станках, в холодильном оборудовании, вентиляторах, кондиционерах, микроприводах.

Максимальная скорость вращения асинхронных установок – 3000 об/мин.

Интересное видео о двигателях смотрите ниже:

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Асинхронные электродвигатели могут обладать фазным и короткозамкнутым ротором.

Короткозамкнутый ротор более распространен.

Такие двигатели обладают следующими преимуществами:

• относительно одинаковая скорость вращения при разных уровнях нагрузки;
• не боятся непродолжительных механических перегрузок;
• простая конструкция;
• несложная автоматизация и пуск;
• высокий КПД (коэффициент полезного действия).

Электродвигатели с короткозамкнутым контуром требуют большой пусковой ток.

Если невозможно реализовать выполнение этого условия, то используют устройства с фазным ротором. Они обладают такими достоинствами:

• хороший начальный вращающий момент;
• нечувствительны к кратковременным перегрузкам механической природы;
• постоянная скорость работы при наличии нагрузок;
• малый пусковой ток;
• с такими двигателями применяют автоматические пусковые устройства;
• могут в небольших пределах изменять скорость вращения.

К основным недостаткам асинхронных двигателей относят то, что изменять их скорость работы можно только посредством изменения частоты электрического тока.

Кроме того, частота вращения – относительна. Она колеблется в небольших пределах. Иногда это недопустимо.

Интересное видео об асинхронных электродвигателях смотрите ниже:

Особенности работы синхронных двигателей

Все синхронные двигатели обладают такими преимуществами:

1. Они не отдают и не потребляют реактивную энергию в сеть. Это позволяет уменьшить их габариты при сохранении мощности. Типичный синхронный электродвигатель меньше асинхронного.
2. В сравнении с асинхронными устройствами, менее чувствительны к скачкам напряжения.
3. Хорошая сопротивляемость перегрузкам.
4. Такие электрические машины способны поддерживать постоянную скорость вращения, если уровень нагрузок не превышает допустимые пределы.

В любой бочке, есть ложка с дегтем. Синхронным электродвигателям присущи такие недостатки:

• сложная конструкция;
• затрудненный пуск в ход;
• довольно сложно изменять скорость вращения (посредством изменения значения частоты тока).

Сочетание всех этих особенностей делает синхронные двигатели невыгодными при мощностях до 100 Вт. А вот на более высоких уровнях производительности, синхронные машины показывают себя во всей красе.

История создания электродвигателя переменного тока

Двигатель переменного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляется переменным током.

Введение

По принципу работы эти двигатели разделяются на синхронные и асинхронные двигатели. Асинхронная машина — это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой не равна (в двигательном режиме меньше) частоте вращения магнитного поля, создаваемого током обмотки статора.

Второе название асинхронных машин

В ряде стран к асинхронным машинам причисляют также коллекторные машины. Второе название асинхронных машин — индукционные вследствие того, что ток в обмотке ротора индуцируется вращающимся полем статора. Асинхронные машины сегодня составляют большую часть электрических машин. В основном они применяются в качестве электродвигателей и являются основными преобразователями электрической энергии в механическую.

 

Достоинства и недостатки

Достоинства:

• Лёгкость в изготовлении.
• Отсутствие механического контакта со статической частью машины.

Недостатки:

• Небольшой пусковой момент.
• Значительный пусковой ток.

История

Приоритет в создании асинхронного двигателя принадлежит Николе Тесле

Вклад в развитие асинхронных двигателей внес Галилео Феррарис, который в 1885 г. в Италии построил модель асинхронного двигателя мощностью 3 Вт. В 1888 г. Феррарис опубликовал свои исследования в статье для Королевской Академии Наук в Турине (в том же году, Тесла получил патент США 381,968 от 01.05.1888 (U.S. Patent 0 381 968|заявка на изобретение № 252132 от 12.10.1887), в которой изложил теоретические основы асинхронного двигателя. Заслуга Феррариса в том, что сделав ошибочный вывод о небольшом к.п.д. асинхронного двигателя и о нецелесообразности применения систем переменного тока, он привлек внимание многих инженеров к проблеме совершенствования асинхронных машин. Статья Галилео Феррариса, опубликованная в журнале «Атти ди Турино», была перепечатана английским журналом и была прочитана в июле 1888 г. выпускником Дармштадтского Высшего технического училища, выходцем из России Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским.

Доливо-Добровольский установил, что для создания вращающегося магнитного поля — основы работы асинхронного двигателя — технически и экономически целесообразно применение симметричной трехфазной магнитной системы, со сдвигом фаз на 120 электрических градусов. Трехфазный асинхронный электродвигатель, изготовленный Доливо-Добровольским в 1889 г., продемонстрировал высокую эффективность и неоспоримые преимущества перед двухфазными двигателями Феррариса и Тесла. По словам изобретателя: «уже при первом включении выявилось ошеломляющее для представлений того времени действие… попытка остановить его торможением за конец вала от руки блестяще провалилась, и только при особой ловкости было возможно воспрепятствовать таким способом его запуску при включении. Если принять во внимание малые размеры моторчика, это представлялось чудом для всех приглашенных свидетелей». Несмотря на это отношение к переменному току у многих оставалось сдержанным. Корифей электротехники Т. Эдисон отказался даже осмотреть новое изобретение, заявив: «Нет, нет, переменный ток — это вздор, не имеющий будущего. Я не только не хочу осматривать двигатель переменного тока, но и знать о нем». Вскоре Доливо-Добровольскому удалось решить все основные проблемы, связанные с конструкцией двигателя, устройство которого до настоящего времени принципиально не менялось.

Первая демонстрация

Первой демонстрацией практического применения асинхронного двигателя и трехфазной системы стала Международная электротехническая выставка 1891 г. во Франкфурте-на-Майне. Выставку с гидроэлектростанцией на реке Неккар в городе Лауфен соединила 170-километровая линия электропередачи. А 25 августа на выставке зажглась тысяча электроламп, питаемых током от Лауфенской электростанции. Затем был пущен трехфазный асинхронный двигатель мощностью 75 кВт, приводивший в действие декоративный дестиметровый водопад. Разработки Доливо-Добровольского вскоре были внедрены в производство. Простой, экономичный и надежный двигатель переменного тока, получил широкое распространение и послужил стимулом для развития техники переменных токов и электроэнергетики в целом. В России фирма AEG в конце 90-х гг. XIX в. развернула сеть агентств в Москве, Санкт-Петербурге, Ростове и других городах, занимавшихся реализацией изделий своих германских предприятий. Генеральное представительство этой фирмы располагалось в Москве, в Лубянском проезде, рядом с Политехническим музеем.

Трехфазный асинхронный электродвигатель типа «DR8O» мощностью 6 л.с. (4 кВт) выпуска 90-х гг. XIX в. из собрания Политехнического музея является одним из первых серийных трехфазных двигателей фирмы AEG. Об этом свидетельствует наличие кольцевой обмотки на статоре. Впоследствии от таких обмоток отказались, перейдя на более совершенные — барабанные.

Заключение

Основные элементы двигателя — трехфазная обмотка статора, шихтованный ротор с короткозамкнутой обмоткой типа «беличья клетка» — предложены и разработаны Доливо-Добровольским. Работа асинхронного двигателя основана на электромагнитном взаимодействии между статором и ротором. Токи статорных обмоток создают вращающееся магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцируют токи в короткозамкнутой обмотке ротора. В результате взаимодействия токов ротора с магнитным полем статора создается вращающий момент.

Связанное оборудование (products tags):

Электродвигатели асинхронные переменного тока многополюсные

Электрические двигатели переменного тока выпускаются в двух вариантах. Существуют синхронные и асинхронные модели. Они различаются между собой по одному признаку: у изделий первого типа ротор вращается со скоростью, идентичной скорости изменения поля статора. У изделий второго типа скорость ротора отлична от скорости изменения статорного поля.

В устройствах, работающих от трехфазной сети, присутствует электромагнитная система, входящая в состав статора. Внутри корпуса находятся пластинки с пазами, в которых фиксируются обмотки. Количество фаз варьируется.

Сфера применения многополюсных двигателей

Двигатели взрывозащищенные наиболее часто используются для обеспечения промышленных процессов и стабильной работы разнообразного оборудования. Они просто незаменимы в тех сферах, где нет потребности в повышенных скоростях и изменении скоростного режима. Наибольшая скорость движка – 3 тысячи оборотов за минуту. Это не слишком большой показатель, однако, для большей части технических средств – достаточный.

Регуляция слабая, однако, при необходимости можно снизить степень напряжения, в таком случае скорость уменьшится. Если напряжение будет недостаточно высоким, увеличится отставание скорости работы подвижной части двигателя от скорости магнитного поля. Это может повлечь за собой перегрев, в результате механизм сгорит.

Старания специалистов помогли решить данную проблему. Теперь вопрос, связанный с регуляцией скорости, не стоит столько остро. Двигатели все чаще используют совместно с устройствами, обеспечивающими преобразование частоты. Они могут встраиваться в состав конструкции или использоваться отдельно для подачи напряжения.

На сегодняшний день трехфазные многополюсные двигатели получили широкое распространение. Они активно закупаются для целей народного хозяйства, где используются в качестве дополнения к оборудованию, специализированным станкам, автоматическим агрегатам и так далее. Их популярность объясняется несколькими причинами:

• лаконичностью конструкции;
• высокой степенью надежности;
• малой массой, что обеспечивает возможность легкого перемещения;
• простотой использования;
• удобными габаритами.

Оборудование нередко применяется в электроприводах разнообразных станков. Наиболее часто его применяют в качестве дополнения к агрегатам, используемым в сфере обработки металлов, подъемов грузов, переработке древесины. В ткацких станках двигатели просто незаменимы. Это же касается лифтов, насосных установок и даже тех приборов, которые используются в быту ежедневно.
Использование асинхронного двигателя обеспечивает сокращение потребления электрической энергии. Это помогает снизить расходы владельца.

Вентильные электродвигатели

Электродвигатель переменного тока — асинхронный, коллекторный, однофазный и трехфазный

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

Легкость преобразования напряжения переменного тока сделала его наиболее широко используемым в электроснабжении. В сфере конструирования электродвигателей открылось другое достоинство переменного тока: возможность создания вращающегося магнитного поля без дополнительных преобразований или с их минимальным количеством.

Поэтому, даже несмотря на определенные потери из-за реактивного (индуктивного) сопротивления обмоток, простота создания электродвигателей переменного тока внесла свой вклад в победу над электроснабжением постоянным током в начале XX века.

Принципиально электродвигатели переменного тока можно разделить на две группы:

Асинхронные

B них вращение ротора отличается по скорости от вращения магнитного поля, благодаря чему они могут работать на самых разных оборотах. Этот тип электродвигателей переменного тока наиболее распространен в наше время.

Синхронные

Эти двигатели имеют жесткую связь оборотов ротора и скорости вращения магнитного поля. Они сложнее в производстве и менее гибки в применении (изменение оборотов при фиксированной частоте питающей сети возможно только изменением числа полюсов статора).

Они находят применение только на высоких мощностях в несколько сотен киловатт, где их больший по сравнению с асинхронными электродвигателями КПД значительно снижает тепловые потери.

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА АСИНХРОННЫЙ

Наиболее распространенный тип асинхронного двигателя – это электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа «беличья клетка», где в наклонные пазы ротора уложен набор токопроводящих стержней, с торцов соединенных кольцами.

История этого типа электродвигателей насчитывает более сотни лет, когда было замечено, что токопроводящий предмет, помещенный в зазор сердечника электромагнита переменного тока, стремится вырваться из него за счет возникновения в нем ЭДС индукции с противонаправленным вектором.

Таким образом, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет каких-либо механических контактирующих узлов, кроме опорных подшипников ротора, что обеспечивает моторам такого типа не только низкую цену, но и высочайшую долговечность.

Благодаря этому электродвигатели такого типа стали наиболее распространенными в современной промышленности.

Однако им присущи и определенные недостатки, которые приходится учитывать при проектировании асинхронных электродвигателей подобного типа:

Высокий пусковой ток – так как в момент включения асинхронного бесколлекторного электродвигателя в сеть на реактивное сопротивление обмотки статора еще не влияет магнитное поле, создаваемое ротором, возникает сильный бросок тока, в несколько раз превосходящий номинальный ток потребления.

Эту особенность работы двигателей подобного типа необходимо закладывать во все проектируемое электроснабжение во избежание перегрузок, особенно при подключении асинхронных электродвигателей к мобильным генераторам с ограниченной мощностью.

Низкий пусковой момент – электродвигатели с короткозамкнутой обмоткой имеют ярко выраженную зависимость крутящего момента от оборотов, поэтому их включение под нагрузкой крайне нежелательно: значительно увеличиваются время выхода на номинальный режим и пусковые токи, обмотка статора перегружается.

Так, например, происходит при включении глубинных насосов – в электроцепях их питания приходится учитывать пяти-семикратный запас по току.

Невозможность непосредственного запуска в цепях однофазного тока — для того, чтобы ротор начал вращаться, необходим стартовый толчок либо введение дополнительных фазных обмоток, сдвинутых по фазе друг относительно друга.

Для запуска асинхронного электродвигателя переменного тока в однофазной сети используется либо вручную коммутируемая пусковая обмотка, отключаемая после раскрутки ротора, либо вторая обмотка, включенная через фазовращательный элемент (чаще всего – конденсатор необходимой емкости).

Особенности подключения электрических двигателей рассматриваются на этой странице.

Отсутствие возможности получения высокой частоты вращения — хотя вращение ротора и не синхронизировано с частотой вращения магнитного поля статора, но и не может его опережать, поэтому в сети 50 Гц максимальные обороты для асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором – не более 3000 об/мин.

Увеличение частоты вращения асинхронного двигателя требует применения частотного преобразователя (инвертора), что делает такую систему дороже, чем коллекторный двигатель. Кроме того, при увеличении частоты возрастают реактивные потери.

Трудность организации реверса — для этого необходима полная остановка двигателя и перекоммутация фаз, в однофазном варианте – смещение фазы в пусковой или второй фазной обмотке.

Наиболее удобно использование асинхронного электродвигателя в промышленной трехфазной сети, так как создание вращающегося магнитного поля при этом осуществляется самими фазными обмотками без дополнительных приспособлений.

Фактически цепь, состоящую из трехфазных генератора и электромотора, можно рассматривать как пример электро трансмиссии: привод генератора создает в нем вращающееся магнитное поле, преобразуемое в колебания электрического тока, в свою очередь возбуждающего вращение магнитного поля в электродвигателе.

Кроме того, именно при трехфазном питании асинхронные электродвигатели имеют наибольший КПД, так как в однофазной сети создаваемое статором магнитное поле по сути может быть разложено на два противофазных, что увеличивает бесполезные потери на перенасыщение сердечника. Поэтому мощные однофазные электродвигатели как правило выполняются по коллекторной схеме.

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА КОЛЛЕКТОРНЫЙ

В электромоторах данного типа магнитное поле ротора создается фазными обмотками, подключенными к коллектору. Фактически коллекторный двигатель переменного тока отличается от двигателя постоянного тока только тем, что в его расчет заложено реактивное сопротивление обмоток.

В ряде случаев даже создаются универсальные коллекторные двигатели, где статорная обмотка имеет отвод от неполной части для включения в сеть переменного тока, а к полной длине обмотки может подключаться источник тока постоянного.

Преимущества данного типа двигателей очевидны:

Возможность работы на высоких оборотах позволяет создавать коллекторные электромоторы с частотой вращения до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту, знакомые всем по электрическим бормашинам.

Отсутствие необходимости в дополнительных пусковых устройствах в отличие от двигателей с короткозамкнутым ротором.

Высокий пусковой момент, что ускоряет выход на рабочий режим, в том числе и под нагрузкой. Более того, крутящий момент коллекторного электродвигателя обратно пропорционален оборотам и при росте нагрузки позволяет избежать просадки частоты вращения.

Легкость управления оборотами — так как они зависят от напряжения питания, для регулировки частоты вращения в широчайших пределах достаточно иметь простейший симисторный регулятор напряжения. При отказе регулятора коллекторный двигатель может быть включен в сеть напрямую.

Меньшая инерция ротора — он может быть выполнен гораздо более компактным, чем при короткозамкнутой схеме, благодаря чему и сам коллекторный двигатель становится заметно меньше.

Также коллекторный двигатель элементарно может быть реверсирован, что особенно актуально при создании различного рода электроинструмента и ряда станков.

По этим причинам коллекторные двигатели широко распространены во всех однофазных потребителях, где необходимо гибкое регулирование оборотов:

• в ручном электроинструменте;
• пылесосах;
• кухонной технике и так далее.

Однако ряд конструктивных особенностей определяет специфику эксплуатации коллекторного электродвигателя:

Коллекторные двигатели требуют регулярной замены щеток, изнашивающихся со временем. Изнашивается и сам коллектор, в то время как двигатель с короткозамкнутым ротором, как уже писалось выше, при условии нечастой замены подшипников практически вечен.

Неизбежное искрение между коллектором и щетками (причина появления всем знакомого запаха озона при работе коллекторного электродвигателя) не только дополнительно снижает ресурс, но и требует повышенных мер безопасности при работе из-за вероятности воспламенения горючих газов или пыли.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Асинхронные двигатели переменного тока

| Как работают электродвигатели переменного тока Асинхронные электродвигатели переменного тока

| Как работают двигатели переменного тока — объясните это Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 28 июня 2021 г.

Вы знаете, как работают электродвигатели? Ответ, наверное, да и нет! Хотя многие из нас узнали, как базовые моторные работы, из простых научных книг и веб-страниц, таких как эта, многие из моторы, которые мы используем каждый день — от заводских машин до электропоезда — вообще-то так не работают.Какие книги рассказывают нам о простых двигателях постоянного тока (DC), которые имеют петля из проволоки, вращающаяся между полюсами постоянного магнита; в реальной жизни, в большинстве двигателей большой мощности используется переменный ток (AC) и работают совершенно по-другому: это то, что мы называем индукцией двигатели, и они очень изобретательно используют вращающееся магнитное поле. Давайте посмотрим поближе!

Фотография: Обычный асинхронный двигатель переменного тока со снятыми корпусом и ротором, на котором показаны медные обмотки катушек, составляющих статор (статическая, неподвижная часть двигателя).Эти катушки предназначены для создания вращающегося магнитного поля, которое вращает ротор (подвижную часть двигателя) в пространстве между ними. Фото Дэвида Парсонса любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL.

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Простые двигатели, которые вы видите в научных книгах, основаны на кусок проволоки, согнутый в прямоугольную петлю, которая подвешена между полюса магнита. (Физики назвали бы это проводник с током сидит в магнитном поле.) Когда вы подключаете такой провод к батарее, через него течет постоянный ток (DC), создавая вокруг него временное магнитное поле. Это временное поле отталкивает исходное поле от постоянного магнита, в результате чего провод перевернуть. Обычно провод останавливался в этой точке, а затем снова переворачивался, но если мы воспользуемся оригинальным вращающимся соединением называется коммутатором, мы можем сделать обратный ток каждый раз, когда проволока переворачивается, а это значит, что проволока будет продолжать вращаться в в том же направлении, пока течет ток.Это суть простого электродвигателя постоянного тока, задуманного в 1820-е годы Майкла Фарадея и превратился в практическое изобретение о десять лет спустя Уильям Стерджен. (Более подробную информацию вы найдете в нашей вводной статье об электродвигателях.)

Иллюстрации: Электродвигатель постоянного тока основан на проволочной петле, вращающейся внутри фиксированного магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом. Коммутатор (разрезное кольцо) и щетки (угольные контакты к коммутатору) меняют направление электрического тока каждый раз, когда провод перекручивается, что позволяет ему вращаться в одном и том же направлении.

Прежде чем мы перейдем к двигателям переменного тока, давайте быстро резюмируйте, что здесь происходит. В двигателе постоянного тока магнит (и его магнитное поле) фиксируется на месте и образует внешнюю статическую часть двигатель (статор), а катушка с проводом, несущая электрический ток формирует вращающуюся часть двигателя (ротор). Магнитное поле исходит от статора, который представляет собой постоянный магнит, пока вы подаете электроэнергию на катушку, которая составляет ротор. Взаимодействие между постоянными магнитами поле статора и временное магнитное поле, создаваемое ротором, равно что заставляет мотор крутиться.

Рекламные ссылки

Как работает двигатель переменного тока?

В отличие от игрушек и фонариков, большинство домов, офисов, фабрики и другие здания не питаются от маленьких батареек: на них подается не постоянный ток, а переменный ток (AC), который меняет направление примерно 50 раз в секунду. (с частотой 50 Гц). Если вы хотите запустить двигатель от домашней электросети переменного тока, вместо батареи постоянного тока нужна другая конструкция двигателя.

В двигателе переменного тока есть кольцо электромагнитов расположены снаружи (составляя статор), которые предназначены для создания вращающегося магнитного поля.Внутри статора находится цельная металлическая ось, проволочная петля, катушка, беличья клетка из металлических стержней и межсоединений (например, вращающиеся клетки, которым иногда удается развлечь мышей), или другую свободно вращающуюся металлическую деталь, которая может проводить электричество. В отличие от двигателя постоянного тока, где вы посылаете энергию во внутренний ротор, в двигателе переменного тока вы посылаете энергию на внешние катушки, которые составляют статор. Катушки запитываются попарно, последовательно, создает магнитное поле, вращающееся вокруг двигателя.

Фото: Статор создает магнитное поле с помощью туго намотанных катушек из медной проволоки, которые известны как обмотки. Когда электродвигатель изнашивается или перегорает, можно заменить его другим электродвигателем. Иногда легче заменить обмотки двигателя новым проводом — это умелая работа, называемая перемоткой, что и происходит здесь. Фото Сета Скарлетта любезно предоставлено ВМС США.

Как это вращающееся поле заставляет двигатель двигаться? Помните, что ротор, подвешенный внутри магнитное поле, является электрическим проводником.Магнитное поле постоянно меняется (потому что оно вращается), поэтому согласно законам электромагнетизма (точнее, закону Фарадея), магнитное поле создает (или индуцирует, если использовать термин Фарадея) электрический ток внутри ротора. Если проводник представляет собой кольцо или провод, ток течет вокруг него по петле. Если проводник представляет собой просто цельный кусок металла, вместо этого вокруг него циркулируют вихревые токи. В любом случае индуцированный ток производит собственное магнитное поле и, согласно другому закону электромагнетизма (Закон Ленца) пытается остановить то, что его вызывает — вращающееся магнитное поле — также вращаясь.(Вы можете думать о роторе отчаянно пытается «догнать» вращающееся магнитное поле, пытаясь устранить разница в движении между ними.) Электромагнитная индукция — это ключ к тому, почему такой двигатель вращается, и поэтому он называется асинхронным.

Фотография: эффективный асинхронный двигатель переменного тока. Фото Аль-Пуэнте любезно предоставлено NREL.

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, прояснить все:

1. Две пары катушек электромагнита, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно запитываются источником переменного тока (не показан, но подключаются к выводам справа).Две красные катушки соединены последовательно и запитаны вместе, а две синие катушки катушки подключаются таким же образом. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается внезапно (как предполагает эта анимация), а плавно повышается и падает в форме синусоидальной волны: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (не совпадают по фазе на 90 °).
2. Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между ними, индуцирует электрический ток в роторе.Этот ток создает собственное магнитное поле, которое пытается противодействовать тому, что его вызвало (магнитное поле от внешних катушек). Взаимодействие между двумя полями заставляет ротор вращаться.
3. Когда магнитное поле чередуется между красной и синей катушками, оно эффективно вращается вокруг двигателя. Вращающееся магнитное поле заставляет ротор вращаться в одном направлении и (теоретически) почти с одинаковой скоростью.

Асинхронные двигатели на практике

Что контролирует скорость двигателя переменного тока?

Фотография: Двигатель с регулируемой частотой.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено NREL.

В синхронных двигателях переменного тока ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле; в асинхронном двигателе ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем поле, что делает его примером так называемого асинхронного двигателя переменного тока. Теоретическая скорость ротора в асинхронном двигателе зависит от частоты источника переменного тока и количества катушек, составляющих статор, и без нагрузки на двигатель приближается к скорости вращающегося магнитного поля.На практике нагрузка на двигатель (независимо от того, чем он управляет) также играет роль, замедляя ротор. Чем больше нагрузка, тем больше «пробуксовка» между скоростью вращающегося магнитного поля и фактической скоростью ротора. Чтобы контролировать скорость двигателя переменного тока (чтобы он работал быстрее или медленнее), вы должны увеличивать или уменьшать частоту источника переменного тока, используя так называемый частотно-регулируемый привод. Поэтому, когда вы регулируете скорость чего-то вроде заводской машины, питаемой от асинхронного двигателя переменного тока, вы на самом деле управляете схемой, которая изменяет частоту тока, приводящего в движение двигатель, вверх или вниз.

Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

Нам не обязательно приводить в движение ротор с четырьмя катушками (двумя противоположными парами), как показано здесь. Можно построить асинхронные двигатели с любым другим расположением катушек. Чем больше у вас катушек, тем плавнее будет работать мотор. Количество отдельных электрических токов, возбуждающих катушки независимо, не в шаге, известно как фаза двигателя, поэтому конструкция, показанная выше, представляет собой двухфазный двигатель (с двумя токами, питающими четыре катушки, которые работают не в шаге в двух парах. ).В трехфазном двигателе мы могли бы иметь три катушки, расположенные вокруг статора в виде треугольника, шесть равномерно расположенных катушек (три пары) или даже 12 катушек (три набора по четыре катушки) с одной, двумя или четырьмя катушками. включается и выключается одновременно тремя отдельными противофазными токами.

Анимация: трехфазный двигатель, питаемый тремя токами (обозначенными красным, зеленым и синие пары катушек), сдвиг по фазе на 120 °.

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Преимущества

Самым большим преимуществом асинхронных двигателей переменного тока является их простота.У них есть только одна движущаяся часть, ротор, что делает их недорогими, тихими, долговечными и относительно безотказными. ОКРУГ КОЛУМБИЯ двигатели, напротив, имеют коллектор и угольные щетки, которые изнашиваются выходят и нуждаются в замене время от времени. Трение между щетками и Коммутатор также делает двигатели постоянного тока относительно шумными (а иногда даже довольно вонючими).

Иллюстрации: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно преобразовывая около 85 процентов поступающей электроэнергии в полезную исходящую механическую работу.Даже в этом случае довольно много энергии теряется в виде тепла внутри обмоток, поэтому двигатели могут сильно нагреваться. Большинство двигателей переменного тока промышленной мощности имеют встроенные системы охлаждения. Внутри корпуса находится вентилятор, прикрепленный к валу ротора (на противоположном конце оси, который приводит в движение любую машину, к которой прикреплен двигатель), показанный здесь красным. Вентилятор всасывает воздух в двигатель, обдувая его снаружи корпуса, минуя ребра вентиляции. Если вы когда-нибудь задумывались, почему электродвигатели имеют эти выступы снаружи (как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице), причина в том, что они охлаждают двигатель.

Недостатки

Поскольку скорость асинхронного двигателя зависит от частоты переменного тока, приводящего его в действие, он вращается со скоростью постоянная скорость, если вы не используете частотно-регулируемый привод; Скорость двигателей постоянного тока намного легче контролировать, просто повышая или понижая напряжение питания. Хотя асинхронные двигатели относительно просты, они могут быть довольно тяжелыми и громоздкими из-за их катушечной обмотки. В отличие от двигателей постоянного тока, они не могут работать от батарей или любого другого источника постоянного тока (например, солнечных батарей) без использования инвертора (устройства, которое преобразует постоянный ток в переменный).Это потому, что им нужно изменяющееся магнитное поле, чтобы вращать ротор.

Кто изобрел асинхронный двигатель?

Изображение: оригинальный дизайн Николы Теслы для асинхронного двигателя переменного тока. Он работает точно так же, как и на анимации выше, с двумя синими и двумя красными катушками, которые поочередно возбуждаются генератором справа. Это произведение взято из оригинального патента Tesla, депонированного в Бюро патентов и товарных знаков США, с которым вы можете ознакомиться в приведенных ниже ссылках.

Никола Тесла (1856–1943) был физиком. и плодовитый изобретатель, чей огромный вклад в науку и технику никогда не были полностью признаны. После того, как он приехал в Соединенные Штаты в возрасте 28 лет, он начал работал на известного пионера электротехники Томаса Эдисона. Но двое мужчин поссорились катастрофически и вскоре стали непримиримыми соперниками. Тесла твердо верил что переменный ток (AC) намного превосходил постоянный ток (DC), в то время как Эдисон думал обратное. Со своим партнером Джорджем Westinghouse, Тесла отстаивал AC, в то время как Эдисон был полон решимости управлять миром на DC и придумал всевозможные рекламные трюки, чтобы доказать, что кондиционер слишком опасен для широкого использования (изобретение электрического стула, чтобы доказать, что переменный ток может быть смертельным, и даже ударил током слона Топси переменным током, чтобы показать, насколько это было смертельно опасно и жестоко).Битва между этими двумя очень разные взгляды на электроэнергию иногда называют Войной течений.

Несмотря на лучшие (или худшие) усилия Эдисона, Tesla победила, и теперь электричество переменного тока питает большую часть мира. Во многом именно поэтому многие электродвигатели, которые приводить в действие бытовую технику в наших домах, фабриках и офисах переменного тока асинхронные двигатели, работающие от вращающихся магнитных полей, которые Никола Тесла сконструировал в 1880-х годах (его патент, проиллюстрированный здесь, был выдан в мае 1888 года).Итальянский физик по имени Галилео Феррарис независимо друг от друга придумал ту же идею примерно в то же время, но история обошлась с ним еще более жестоко, чем Тесла и его имя теперь почти забыты.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Книги

Для читателей постарше

Для младших читателей

• Электроэнергия для молодых производителей: забавные и легкие проекты «Сделай сам» Марка де Винка.Maker Media / O’Reilly, 2017. Отличное практическое введение в электричество, включая несколько занятий, связанных с созданием электродвигателей с нуля. Возраст 9–12 лет.
• Эксперименты с электродвигателем Эда Соби. Enslow, 2011. Это отличное общее введение в электродвигатели с большим количеством более широкого научного и технологического контекста. Однако по очевидным практическим соображениям и соображениям безопасности он ориентирован только на проекты с двигателями постоянного тока и лучше всего подходит для детей в возрасте от 11 до 14 лет.
• Сила и энергия Криса Вудфорда.Факты в файле, 2004. Одна из моих книг, рассказывающих об усилиях человека по использованию энергии с древних времен до наших дней. Возраст 10+.
• Никола Тесла: Разработчик электроэнергии Крис Вудфорд, в «Изобретатели и изобретения», том 5. Нью-Йорк: Маршалл Кавендиш, 2008. Краткую биографию Теслы я написал несколько лет назад. На момент написания все это было доступно в Интернете по этой ссылке в Google Книгах. Возраст 9–12 лет.

Патенты

Патенты предлагают более глубокие технические детали и собственные идеи изобретателя о своей работе.Вот очень небольшая подборка многих патентов США, касающихся асинхронных двигателей.

• Патент США 381 968: Электромагнитный двигатель Николы Тесла, 1 мая 1888 г. Оригинальный патент на асинхронный двигатель переменного тока.
• Патент США 2,959,721: Многофазные асинхронные двигатели, Томас Бартон и др., Lancashire Dynamo & Crypto Ltd, 8 ноября 1960 г. Асинхронный двигатель с улучшенным контролем скорости.
• Патент США 4311932: Жидкостное охлаждение для асинхронных двигателей, Рэймонд Н. Олсон, Sundstrand Corporation, 19 января 1982 г.Эффективный метод жидкостного охлаждения двигателя без чрезмерного сопротивления жидкости вращающимся компонентам.
• Патент США 5,751,082: Асинхронный двигатель с высоким пусковым моментом. Автор: Умеш К. Гупта, Vickers, Inc., 12 мая 1998 г. Современный двигатель с высоким начальным крутящим моментом.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2012, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2012/2020) Асинхронные двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/induction-motors.html.[Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Что такое двигатель переменного тока и как он работает?

Большинство бытовых приборов, оборудования и инструментов, которые мы используем ежедневно, питаются от двигателя переменного тока. Все, что можно подключить, скорее всего, будет работать от двигателя переменного тока. Вот почему двигатели переменного тока можно назвать сердцем многих машин, которые мы используем каждый день. Это источник питания для ряда приложений благодаря своей гибкости, эффективности и бесшумной работе.

Что такое двигатель переменного тока?

Двигатель переменного тока — это электродвигатель, в котором используется явление электромагнитной индукции. Этот электродвигатель приводится в действие «переменным током». Это тип электрического тока, который периодически меняет направление и непрерывно меняет свою величину со временем. Этот ток отличается от постоянного тока, или «постоянного тока», который течет только в одном направлении. Из простого электрического входного сигнала двигатель переменного тока может предложить сравнительно эффективный метод производства механической энергии.

Двигатель переменного тока

обычно состоит из двух основных частей: статора и ротора. Статор остается снаружи, что является неподвижной частью двигателя. Он имеет катушки и питается переменным током для создания вращающегося магнитного поля.

Внутри остается ротор, который является вращающейся частью двигателя. Он создает второе вращающееся магнитное поле, будучи прикрепленным к выходному валу. Магнитное поле ротора могут создаваться постоянными магнитами, реактивным сопротивлением или электрической обмоткой.

Как работает двигатель переменного тока?

Чтобы получить общее представление о том, как именно работает двигатель переменного тока, нам необходимо знать его основные характеристики. Двигатель переменного тока отличается от многих других типов двигателей, особенно от двигателей постоянного тока. Но основной причиной этого является тот факт, что он специально работает на переменном токе.

Переменный ток или заряд — это ток, направление потока в цепи которого меняется на обратное через равные промежутки времени. Это также означает, что напряжение в цепи переменного тока периодически изменяется, тогда как в цепи постоянного тока остается относительно постоянным.

Теперь двигатель переменного тока полагается на устройство, называемое генератором переменного тока, для создания этого переменного направления заряда. Это специализированный тип электрического генератора. Когда электричество проходит через вращающийся вал, в этом генераторе обычно создается ротор, электромагнитное поле или ЭДС. Между тем, статор вращается вокруг себя или внутри набора статических катушек из проволоки. Когда ротор вращается относительно статора, результирующая ЭДС переключает направление или полярность в заданных точках относительно статора.

Это происходит потому, что он создается заряженным ротором, вращающимся на фиксированной оси. В результате переключения полярности периодическое изменение направления тока в двигателе переменного тока происходит через регулярные и предсказуемые интервалы. Все это можно сравнить с поршнем или лопастью, перемещающей воду по системе воздуховодов. Когда поршень перемещает воду внутрь и наружу с постоянной скоростью, он, в свою очередь, толкает воду вперед и назад по трубопроводу.

Хотя двигатель переменного тока имеет простую конструкцию, как и двигатель с магнитным приводом — статор с медной обмоткой и роторный механизм.Но электродвигатель переменного тока — это недорогой и высокоэффективный механизм, который используется во множестве приложений. Где бы ни использовались электроприборы, электродвигатели переменного тока находят свое применение от тяжелой промышленности до бытовых сред, независимо от их типов и категорий.

Также читайте: Типы двигателей переменного тока и их применение

Электродвигатели переменного тока от NORD DRIVESYSTEMS

Трехфазные асинхронные двигатели NORD — надежность и универсальность

NORD производит четыре различных линейки электродвигателей переменного тока для различных областей применения.В то время как двигатели с гладким корпусом идеально подходят для пищевой промышленности, двухскоростные двигатели и однофазные двигатели обеспечивают необходимую мощность для станков, насосов, конвейерных лент или вентиляторов.

Наши трехфазные асинхронные двигатели обеспечивают стандартные ступени мощности от 0,16 до 75 л.с. и отличаются непревзойденной производительностью, высоким качеством изготовления и длительным сроком службы. Двигатели переменного тока могут быть объединены с полным портфелем редукторов и приводной техники NORD для получения комплексного решения.

Преимущества наших трехфазных асинхронных двигателей:

• Долговечность
  Наши стандартные двигатели обеспечивают непревзойденную защиту от электрических и механических перегрузок.
• Низкие затраты на обслуживание
  Благодаря высокому качеству изготовления и простой конструкции затраты на техническое обслуживание сведены к минимуму.
• Универсальность Трехфазные асинхронные двигатели
  NORD подходят для множества применений в самых разных отраслях промышленности.

Наши однофазные двигатели: простая конструкция, надежная работа

Наши однофазные двигатели доступны в трех версиях: для простых применений мы рекомендуем экономичный однофазный двигатель со схемой Штейнмеца; для более требовательных приложений лучшим решением являются конструкции с рабочим конденсатором или рабочим и пусковым конденсаторами.

Доступны однофазные двигатели мощностью от 0,16 до 2 л.с. Они могут работать на частотах 50 или 60 Гц при 115 или 230 В и поддерживать широкий диапазон напряжения (от 220 до 240 В).

Двухскоростные двигатели: один привод, гибкие скорости

Ассортимент двигателей NORD включает двухскоростные двигатели для различных применений, требующих гибкости. Эти приводы позволяют работать с двумя или более фиксированными скоростями. Мы поставляем этот тип двигателя в 4/2 полюсных, 8/4 полюсных, 8/2 полюсных и 6/4 полюсных версиях и, при необходимости, с обмоткой Даландера.

Двигатели с гладким корпусом для применений, где необходимы санитария и чистота

Трехфазные асинхронные двигатели

NORD также доступны в версии с гладкой поверхностью и промывкой. Наши двигатели с гладким корпусом очень легко чистятся и идеально подходят для использования в пищевой и фармацевтической промышленности. Они идеально подходят для комбинации с алюминиевыми линейными, угловыми коническими редукторами NORD и червячными редукторами SMI для создания комплексного решения для промывки.

Благодаря алюминиевому корпусу двигатели с гладким корпусом очень устойчивы к коррозии.Для более суровых условий они могут быть дополнительно оснащены NORD NSD tupH Sealed Surface Conversion. Узнайте, как двигатели с гладким корпусом NORD оптимизируют процессы на солодовенном заводе в Чешской Республике.

К приложению

Электродвигатели переменного тока

| Paragon Technologies

Двигатели переменного тока — это электродвигатели, приводимые в действие переменным током.

Обычно они состоят из двух основных частей; внешний неподвижный статор с катушками, на которые подается переменный ток для создания вращающегося магнитного поля; и внутренний ротор, прикрепленный к выходному валу, которому крутящий момент создает крутящий момент.Есть также два основных типа двигателей переменного тока, в зависимости от типа используемого ротора; индукционные и синхронные.

Другие типы двигателей включают вихретоковые двигатели и машины переменного / постоянного тока с механическими комментариями, скорость которых зависит от напряжения и соединения обмотки.

В наиболее распространенных двигателях переменного тока используется ротор с короткозамкнутым ротором. Двигатель получил свое название от формы «обмоток» ротора — кольца на обоих концах ротора, с перемычками, соединяющими кольца, идущие по длине ротора.Обычно это литой алюминий или медь, залитые между железными пластинами ротора, и обычно видны только концевые кольца.

Заклинивший двигатель с короткозамкнутым ротором (перегруженный или с заклинившим валом) будет потреблять ток, ограниченный только сопротивлением цепи, при попытке запуска. Если что-то еще не ограничит ток или не отключит его полностью, вероятным результатом будет перегрев и разрушение изоляции обмотки.

Есть много других типов электродвигателей переменного тока, которые также используются в промышленных установках сегодня, включая индукцию однофазного переменного тока, индукцию с разделением фаз, конденсаторный пуск, пуск через сопротивление, постоянный разделительный конденсатор, роторы с обмоткой, универсальные и с последовательной обмоткой, внешние ротор, переменный ток со скользящим ротором, однофазный синхронный переменный ток, с электронным комментарием и синхронная синхронизация с малой скоростью.

Однако не имеет значения, какой это двигатель или что не так. Если вы доверяете ремонт двигателя переменного тока Paragon Technologies, у нас есть опытные сертифицированные специалисты, которые могут выполнить эту работу быстро и экономично, отремонтировать ваш двигатель и быстро вернуться к работе на вашем предприятии.

Наша процедура ремонта:

• Hypot и Megohm проверяют обмотки на замыкание на землю во время приработки и выбега.
• Проверьте силу магнита и короткое замыкание между фазами с помощью тестирования обратной ЭДС.
• Восстановить или перемотать обмотки.
• При необходимости замените направляющую, вал и монтажную площадку станка.
• Заменить поврежденные соединения.
• Проверьте работу энкодера с помощью специального программного обеспечения для проверки оптики, процессора и сигналов связи.

Некоторые из многих брендов, которые мы ремонтируем:

• General Electric
• US Motors
• WEG
• Балдор
• Марафон
• Лисон
• и многое другое!

Типы электродвигателей переменного тока — Руководство по покупке Thomas

«Переменный ток» в электродвигателе переменного тока означает «переменный ток.«Эти электродвигатели питаются от переменного тока. Двигатель переменного тока обычно состоит из двух основных частей: внешнего статора с катушками, через которые проходит переменный ток, создающего вращающееся магнитное поле, и внутреннего ротора, который прикреплен к выходному валу и создает второе вращающееся магнитное поле. Магнитное поле ротора может быть создано постоянными магнитами, реактивным сопротивлением или электрическими обмотками постоянного или переменного тока. В этой статье рассматриваются два наиболее распространенных типа двигателей переменного тока: асинхронные и синхронные.

Асинхронные двигатели

Асинхронные двигатели, также известные как асинхронные двигатели, используют электромагнитную индукцию из магнитного поля статора для создания электрического тока в роторе для создания крутящего момента. Эти электродвигатели не работают с синхронной скоростью с током, отсюда и их название. Они используют явление электромагнитной индукции для преобразования электроэнергии в механическую. Роторы асинхронных двигателей являются наиболее распространенным типом двигателей переменного тока и используются в различных типах насосов, компрессоров и других машин.

Однофазные двигатели

Однофазные двигатели имеют один статор. У них нет уникального вращающегося магнитного поля, которое есть у многофазных или многофазных двигателей. Обмотка статора создает поле, которое пульсирует, а не вращается. Когда ротор находится в состоянии покоя, расширяющееся и сжимающееся поле статора создает токи в роторе. Токи создают поле ротора, противоположное полярности поля статора. Противоположная полярность прилагает вращающее усилие к верхней и нижней частям ротора.Поскольку эта сила проходит через центр ротора, она остается равной в каждом направлении, в результате чего ротор остается неподвижным. Если ротор начинает вращаться, он продолжает вращаться в том направлении, в котором он был запущен, поскольку импульс ротора помогает вращающей силе в этом направлении. Однофазные двигатели используются в устройствах с низким энергопотреблением, таких как бытовые приборы, такие как потолочные вентиляторы, миксеры-измельчители и переносные электроинструменты.

Полифазные двигатели

Многофазные двигатели могут быть двух- или трехфазными.Они похожи на однофазные асинхронные двигатели в работе, но как однофазные, так и многофазные двигатели работают с вращающимися магнитными полями. Их вращающиеся магнитные поля создаются двух- или трехфазным током, который протекает через две или более группы катушек. Вращающиеся магнитные поля создают крутящий момент. Многофазные двигатели используются в приложениях, требующих высокой мощности, таких как силовые приводы для компрессоров, гидравлических насосов, компрессоров для кондиционирования воздуха и ирригационных насосов.

Синхронные двигатели

Синхронные двигатели работают со скоростью, синхронизированной с частотой питающего тока.Это означает, что в установившемся режиме двигателя вращение вала синхронизируется с частотой питающего тока. Период вращения вала равен количеству циклов переменного тока. Синхронные двигатели имеют статоры с многофазными электромагнитами переменного тока на них. Эти электромагниты создают магнитное поле, которое вращает во времени линейный ток. Ротор с постоянными магнитами или электромагнитами вращается синхронно с полем статора с той же скоростью, создавая второе синхронизированное вращающееся магнитное поле двигателя переменного тока.

Электродвигатели сопротивления

Ротор реактивных двигателей

состоит из цельной стальной отливки с выступающими зубчатыми полюсами. Их процесс запуска аналогичен асинхронному двигателю, но затем он работает как синхронный двигатель. Обычно у них меньше роторов, чем полюсов статора, что сводит к минимуму пульсации крутящего момента и предотвращает полное выравнивание полюсов, поскольку это положение не может генерировать крутящий момент. У реактивных двигателей есть диапазон номинальной мощности от нескольких ватт до примерно 22 кВт.

Гистерезисные двигатели

Двигатели с гистерезисом

имеют ротор, состоящий из кольца из полупостоянного магнитного материала, такого как высокоуглеродистая сталь.Гистерезис, то есть то, как магнитный поток ротора отстает от внешней силы намагничивания, и вихревой ток двигателя создают крутящий момент двигателя. Эти двигатели обладают хорошим пусковым моментом и работают очень тихо. Однако их эффективность невысока, и они ограничиваются небольшими номинальными мощностями. Применения включали приводы ленточных магнитофонов, кинокамеры и записывающие устройства.

Сводка

В этой статье представлено понимание различных типов двигателей переменного тока.Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Прочие изделия для двигателей

Прочие «виды» статей

Больше от Machinery, Tools & Supplies

Двигатели для кондиционеров

Электродвигатели кондиционеров являются одними из важнейших компонентов, необходимых для работы системы кондиционирования воздуха в вашем доме.Мы обсудим различные типы однофазных двигателей, которые используются в вашем домашнем оборудовании. Вот четыре типа электродвигателей, которые обычно используются.

Двухфазный двигатель кондиционера

Это самая простая конструкция, в которой обмотка ПУСК и обмотка ПУСК соединены параллельно и электрически разнесены на 90 °. Обычно он используется в небольших насосах, вентиляторах и воздуходувках мощностью менее 1 лошадиных сил. У него низкий пусковой момент, но высокий пусковой ток.Поскольку крутящий момент низкий, возможность запуска двигателя практична только в условиях низкой нагрузки.

Обмотка RUN изготовлена ​​из проволоки большего диаметра и более короткого витка, что обеспечивает более низкое сопротивление и высокую индуктивность. Обмотка СТАРТ сделана из проволоки меньшего диаметра, что обеспечивает более высокое сопротивление и низкую индуктивность.

Когда к двигателю подключено питание, обе обмотки будут запитаны, и ток в обмотке ПУСК будет электрически отстать от тока в обмотке ПУСК примерно на 30 °.Это противофазное воздействие на статор создает пусковой крутящий момент и заставляет ротор начать вращаться.

Обычно скорость двигателя составляет 1800 об / мин или 3600 об / мин при работе без нагрузки. При подключении нагрузки скорость может снизиться до 1725 и 3450 об / мин соответственно.

Скорость двигателя без нагрузки определяется по формуле:

Скорость (об / мин) = (Частота переменного тока X 120) / количество полюсов

Например, если ваша сеть составляет 60 Гц, а двигатель при использовании двухполюсника синхронная скорость = (60X120) / 2

= 3600 об / мин

Существует переключатель, известный как центробежный переключатель, который соединен последовательно с обмоткой START.Этот механический переключатель размыкается, когда скорость двигателя достигает 75% от номинальной, обычно в течение 2 секунд. После размыкания переключателя пусковая обмотка в цепи отключается.

Предназначено для защиты обмотки ПУСК от перегрева. Когда двигатель выключен, выключатель замыкает цепь, чтобы подготовиться к следующему запуску двигателя.

В наши дни электронное реле также широко используется для отключения обмотки СТАРТ.

Конденсаторный пуск Двигатель кондиционера

Этот двигатель похож на двигатель с расщепленной фазой, за исключением того, что имеется внешний конденсатор, подключенный последовательно с обмоткой ПУСК.Этот конденсатор заставит ток в обмотке ПУСКА опережать напряжение.

Ток в обмотке RUN отстает от напряжения. Когда это происходит, разность фаз между двумя обмотками электрически составляет 90 °, следовательно, достигается истинный двухфазный запуск.

Пусковой крутящий момент этого двигателя кондиционера очень высок, что делает его пригодным для привода небольшого компрессора, который должен запускаться при полной нагрузке. Мощность этого мотора может доходить до 1 лошадиных сил.

Как только двигатель достигнет 75% номинальной скорости, конденсатор и обмотка ПУСК будут автоматически отключены от цепи с помощью центробежного переключателя, реле напряжения или тока.

После того, как конденсатор и пусковая обмотка были удалены из цепи, постоянное генерируемое магнитное поле заставит двигатель продолжать работать. Этот тип двигателя также известен как двигатель CSIR или двигатель с конденсаторным запуском и индукционным запуском.

Двигатель переменного тока

Конденсатор-пуск, конденсатор-работа Двигатель кондиционера

Эта конструкция двигателя аналогична конструкции конденсаторного запуска, за исключением того, что есть второй конденсатор, известный как конденсатор РАБОТА, который подключен параллельно конденсатору ПУСК и выключатель.

Эти конденсаторы эффективно подключаются последовательно с обмоткой START. Во время пуска двигателя оба конденсатора включаются в цепь. Обмотка START и обмотка RUN всегда остаются подключенными к цепи.

Обычно емкость конденсатора ПУСК ниже, чем конденсатора ПУСК. Во время запуска эффективная емкость — это комбинация обоих конденсаторов, вызывающая больший сдвиг фазового угла между обмотками.

Это обеспечивает более высокий пусковой момент и может использоваться для привода компрессора, а также в двигателях с ременным приводом.

Когда частота вращения ротора достигает 75% от номинальной, переключатель автоматически размыкается, чтобы отсоединить Пусковой конденсатор от цепи. Обмотка ПУСК остается в цепи.

Конденсатор RUN помогает корректировать коэффициент мощности цепи, делая ее более эффективной. Мощность этого типа двигателя может достигать 10 лошадиных сил, и он является одним из самых эффективных двигателей, используемых в индустрии HVAC.

Двигатель кондиционера с постоянным разделенным конденсатором (PSC)

Этот двигатель имеет конструкцию, аналогичную двигателю с разделением фаз, за ​​исключением того, что к обмоткам ПУСКА и ПУСКА подключен рабочий конденсатор.У этого двигателя нет переключателя, и обмотка ПУСК, обмотка ПУСК и конденсатор ПУСК активны, когда двигатель ВКЛЮЧЕН.

Этот тип двигателя имеет низкий пусковой крутящий момент и подходит для использования в небольших двигателях вентиляторов, таких как фанкойлы сплит-системы кондиционирования воздуха.

Многоскоростной PSC достигается за счет изменения сопротивления обмотки. Если требуется высокая скорость, клемму подключают к наименьшему сопротивлению обмотки. Если требуется низкая скорость, клемму подключают к наивысшему сопротивлению обмотки.

Используя реле для выбора клеммы для подключения к сети, можно достичь различной скорости двигателя вентилятора.

На диаграмме выше можно выбрать 4 скорости двигателя. Сверхвысокий (SH), Высокий (H), Средний (M) и Низкий (L). Выбор может быть выполнен с помощью электронных реле для подключения L2 к одной из четырех клемм в зависимости от требуемой скорости.

См. Также

Вентилятор кондиционера

См. Различные типы нагнетателя или вентилятора кондиционера, которые используются в оборудовании HVAC.

Применение двигателей

В системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха двигатели используются в вентиляторах, компрессорах и насосах. Получите лучшее представление о параметрах двигателя и стилях монтажа.

Тип конденсаторов

Прочтите информацию о различных типах конденсаторов, используемых в цепи кондиционера.

Вернуться на главную страницу двигателей кондиционеров

Введение в двигатели переменного тока | Двигатели переменного тока

После внедрения Эдисоном в США системы распределения электроэнергии постоянного тока начался постепенный переход к более экономичной системе переменного тока.Освещение работало как на переменном, так и на постоянном токе.

Передача электроэнергии на большие расстояния с меньшими потерями с помощью переменного тока. Однако у двигателей была проблема с переменным током. Первоначально двигатели переменного тока были сконструированы как двигатели постоянного тока, но возникли многочисленные проблемы из-за изменения магнитных полей.

Схема семейства электродвигателей переменного тока

Чарльз П. Стейнмец внес свой вклад в решение этих проблем, рассмотрев гистерезисные потери в железной арматуре.Никола Тесла представил совершенно новый тип двигателя, когда он представил вращающуюся турбину, вращающуюся не водой или паром, а вращающимся магнитным полем.

Его новый тип двигателя, асинхронный двигатель переменного тока, по сей день является рабочей лошадкой в ​​отрасли. Его прочность и простота обеспечивают долгий срок службы, высокую надежность и низкие эксплуатационные расходы.

Тем не менее, небольшие щеточные электродвигатели переменного тока, аналогичные разнообразным электродвигателям постоянного тока, используются в небольших бытовых приборах наряду с небольшими асинхронными электродвигателями Tesla. Выше одной лошадиной силы (750 Вт) царит мотор Tesla.

Современные твердотельные электронные схемы приводят в действие бесщеточные двигатели постоянного тока с помощью сигналов переменного тока, генерируемых источником постоянного тока. Бесщеточный электродвигатель постоянного тока, фактически электродвигатель переменного тока, заменяет обычный щеточный электродвигатель постоянного тока во многих приложениях. И шаговый двигатель , цифровая версия двигателя, приводится в движение прямоугольными волнами переменного тока, опять же генерируемыми твердотельной схемой.

На рисунке выше показано генеалогическое древо двигателей переменного тока, описанных в этой главе.

Круизные лайнеры и другие крупные суда заменяют карданные валы с редукторами большими многомегаваттными генераторами и двигателями. Так было с тепловозами меньшего размера в течение многих лет.

Диаграмма уровней системы двигателя

На системном уровне (рисунок выше) двигатель потребляет электрическую энергию в виде разности потенциалов и тока, преобразуя ее в механическую работу.К сожалению, электродвигатели не на 100% эффективны. Часть электроэнергии теряется на тепло, другой вид энергии, из-за потерь I2R (также называемых потерями в меди) в обмотках двигателя.

Тепло — нежелательный побочный продукт этого преобразования. Его необходимо снимать с двигателя, так как это может отрицательно сказаться на долговечности. Таким образом, одна из целей — максимизировать КПД двигателя, уменьшая тепловые потери. Двигатели переменного тока также имеют некоторые потери, с которыми не сталкиваются двигатели постоянного тока: гистерезис и вихревые токи.

Гистерезис и вихревые токи

Первые разработчики двигателей переменного тока столкнулись с проблемами, связанными с потерями, характерными для магнитов переменного тока.Эти проблемы возникли при адаптации двигателей постоянного тока к работе переменного тока. Хотя немногие двигатели переменного тока сегодня имеют какое-либо сходство с двигателями постоянного тока, эти проблемы необходимо было решить, прежде чем двигатели переменного тока любого типа могли быть должным образом спроектированы.

Сердечники ротора и статора двигателей переменного тока состоят из пакета изолированных пластин. Пластины покрываются изоляционным лаком перед штабелированием и скреплением болтами до окончательной формы. Вихревые токи сводятся к минимуму за счет разрыва потенциальной проводящей петли на более мелкие сегменты с меньшими потерями.(Рисунок ниже)

Токовые петли выглядят как закороченные вторичные витки трансформатора. Тонкие изолированные пластинки разрывают эти петли. Кроме того, кремний (полупроводник), добавленный к сплаву, используемому в пластинах, увеличивает электрическое сопротивление, что снижает величину вихревых токов.

Вихревые токи в железных сердечниках

Если пластины изготовлены из стали с ориентированной зернистой структурой из кремниевого сплава, потери на гистерезис минимизируются.Магнитный гистерезис — это отставание напряженности магнитного поля по сравнению с силой намагничивания. Если гвоздь из мягкого железа временно намагничивается соленоидом, можно ожидать, что гвоздь потеряет магнитное поле, как только соленоид будет обесточен. Однако небольшая величина остаточной намагниченности , B _R из-за гистерезиса остается (рисунок ниже).

Переменный ток должен затратить энергию, -H _C , коэрцитивную силу , на преодоление этой остаточной намагниченности, прежде чем он сможет намагнитить сердечник обратно до нуля, не говоря уже о противоположном направлении.

Потеря гистерезиса возникает каждый раз, когда меняется полярность переменного тока. Потери пропорциональны площади, ограниченной петлей гистерезиса на кривой B-H. «Мягкие» сплавы железа имеют меньшие потери, чем «твердые» сплавы из высокоуглеродистой стали. Сталь с ориентированным зерном кремния, 4% кремния, прокатанная для преимущественной ориентации зерна или кристаллической структуры, имеет еще более низкие потери.

Кривые гистерезиса для сплавов с низкими и высокими потерями

После того, как закон гистерезиса Штейнмеца смог предсказать потери в сердечнике в железе, стало возможным проектировать двигатели переменного тока, которые работали в соответствии с проектом.Это было похоже на возможность заранее спроектировать мост, который не рухнет после того, как будет построен.

Эти знания о вихревых токах и гистерезисе были впервые применены для создания коллекторных двигателей переменного тока, аналогичных их аналогам постоянного тока.