Site Loader

Содержание

Принцип действия и устройство электрических машин переменного тока. Синхронные машины

Машины переменного тока по устройству несколько отличаются от машин постоянного тока. Каждая машина состоит из двух основных частей: неподвижной части, называемой статором, и вращающейся части, называемой ротором. В отличие от машин постоянного тока, у машин переменного тока на статоре обычно укладывают обмотку якоря, а на роторе — обмотку возбуждения. Вместо коллектора на роторе имеются изолированные кольца, по которым ток проводится в обмотку возбуждения.

Синхронными называют такие машины переменного тока, у которых скорость вращения ротора и частота переменного тока в обмотках изменяются одновременно и пропорционально друг другу, т. е. синхронно. С изменением частоты тока у таких машин одновременно (синхронно) меняется число оборотов.

Как правило, у синхронных машин по обмотке возбуждения проходит постоянный ток от постороннего источника. Синхронные машины обратимы, т.е. могут работать в качестве генераторов и электродвигателей. Конструкция синхронного двигателя почти не отличается от конструкции синхронного генератора.

Так как на судах морского флота сети переменного тока питаются от трехфазных синхронных генераторов, то остановимся на их устройстве и принципе работы.

Обмотка якоря трехфазного синхронного генератора располагается в статоре и состоит из трех отдельных обмоток — фаз, сдвинутых относительно друг друга на 120° (1/3 периода) с таким расчетом, чтобы индуктируемая э.д.с. в каждой фазе достигала своего максимума спустя 1/3 периода после максимума э.д.с. соседней фазы. Обмотку возбуждения укладывают на роторе и источником питания для нее может быть небольшой генератор постоянного тока (возбудитель), смонтированный на одном валу с синхронным генератором, или аккумуляторная батарея.

Обмотки статора соединяются между собой звездой или треугольником, при этом во внешнюю цепь от обмоток статора отходят три провода (три контакта). Продольный разрез синхронного генератора трехфазного переменного тока с возбудителем показан на рис. 172.

Ротор состоит из сердечников полюсов 1, катушки обмотки возбуждения 2, питаемого постоянным током через контактные кольца 5. Статор состоит из активной стали якоря 3, служащей магнитопроводом, и станины 6, служащей для крепления стали якоря и установки машины на фундамент. Активная сталь якоря набирается из листов специальной стали толщиной 0,5 или 0,35 мм. Листы изолируются с обеих сторон специальным лаком. Обмотка 4 укладывается в пазах, выштампованных в стали статора.

На рис. 173, а показано размещение трехфазной обмотки статора (на одной четвертой его части), а на схемах б и в — соединение обмотки статора в треугольник и в звезду. При соединении в треугольник начало первой фазы I соединяется с концом II, начало II — с концом III и начало III — с концом I.

При соединении обмоток статора звездой концы всех фаз соединяются в одну точку, называемую нулевой, а начала всех фаз остаются свободными и к ним присоединяется внешняя цепь, в которую подается вырабатываемая генератором электрическая энергия.

Синхронные трехфазные генераторы являются в настоящее время основными источниками электрической энергии как на береговых, так и на судовых электрических станциях любой мощности. За последние годы на морских судах получили широкое распространение синхронные генераторы, у которых обмотка возбуждения питается током статора, предварительно выпрямленным с помощью выпрямителей. При этом схема возбуждения этих машин обеспечивает такое изменение тока возбуждения, при котором напряжение на клеммах генератора поддерживается практически постоянным. Такие генераторы называются синхронными генераторами с самовозбуждением и саморегулированием напряжения.

Конструкция синхронного двигателя принципиально не отличается от конструкции синхронного генератора. Для того чтобы синхронный генератор работал в режиме двигателя, нужно отключить первичный двигатель и к фазным обмоткам статора подвести трехфазный ток из сети.

В этом случае генератор станет синхронным Электродвигателем, потребляющим ток. Проходя по фазным обмоткам, переменный трехфазный ток создает вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя с электромагнитом ротора, увлекает его в сторону своего вращения. В результате ротор будет вращаться с такой же скоростью, как вращающееся магнитное поле. При этом генератор не остановится, даже если дать ему нагрузку, соединив с каким-нибудь механизмом. В этом и заключается сущность работы синхронного электродвигателя.

Регулирование скорости вращения ротора синхронного двигателя производится изменением частоты тока сети, а изменение направления вращения ротора — переключением двух любых фаз, т.е. взаимным пересоединением двух питающих проводов.

Похожие статьи

Классификация электрических машин | Электрикам

Электрические машиныэто устройства преобразующие механическую энергию в электрическую и наоборот, а так же машины преобразующую электрическую энергию одних параметров в электрическую энергию других параметров.

Классификация электрических машин по назначению:

  • генераторы
  • двигатели
  • тахогенераторы (для преобразования частоты вращения в электрический сигнал)
  • электромашинные усилители (усилители мощности электрических сигналов)
  • синхронные компенсаторы (для повышения коэффициента мощности)
  • индукционные регуляторы (для регулирования напряжения переменного тока)
  • сельсины (для получения электрических сигналов, пропорциональных углу поворота вала)
  • и т. п.

Классификация электрических машин по принципу действия:

Все электрические машины разделяются на коллекторные и бесколлекторные

.

Бесколлекторные машины — это машины переменного тока — асинхронные и синхронные.

Коллекторные машины используют главным образом для работы на постоянном токе в качестве генераторов или двигателей. Лишь коллекторные машины небольшой мощности делают универсальными двигателями, способными работать как от сети постоянного, так и переменного тока.

На рисунке представлена диаграмма классификации электрических машин, содержащая основные их виды, получившие наибольшее применение в современной электроэнергетике.

Классификация электрических машин по назначению:

  • общего
  • специального — выполненных с учетом специальных требований.

Классификация электрических машин по мощности:

  • большой — несколько сотен мегаватт
  • средней — более 10 кВт
  • малой — 0,5 — 10 кВт
  • микромашины — меньше 0,5 кВт

 Так же электрические машины одного принципа действия могут различаться схемами включения либо другими признаками, влияющими на эксплуатационные свойства этих машин. Например, асинхронные и синхронные машины могут быть трехфазными (включаемыми в трехфазную сеть) или однофазными. Асинхронные машины в зависимости от конструкции обмотки ротора могут быть с короткозамкнутым или фазным ротором. Синхронные машины и коллекторные машины постоянного тока в зависимости от способа создания в них магнитного поля возбуждения разделяют на машины с обмоткой возбуждения и машины с постоянными магнитами.

Принцип действия машин постоянного тока

Принцип действия машин постоянного тока основан на 2-х законах:
1. Закон электромагнитной индукции: при перемещении проводника длиною l в магнитном поле с индукцией B со скоростью v, в нем возникает ЭДС (электродвижущая сила).

e=Blv

2. Закон электромагнитных сил: если проводник длиною l и с током i поместить в магнитное поле с индукцией B, на него будет действовать электромагнитная сила f.

f=Bli

Если рамку длиной l вращать в магнитном поле с индукцией B со скоростью v, на основании закона электромагнитной индукции в сторонах рамки будет наводиться ЭДС.

Чтобы определить направление действия ЭДС пользуются правилом правой руки.

Правило правой (а) и левой (б) руки.

τ=(πD)/(2p),

где p – число пар полюсов;
D — диаметр якоря;
τ – полюсное деление, показывающее какая часть длины окружности, которую описывает рамка, приходится на 1 полюс.
Число пар полюсов машины постоянного тока всегда кратно двум.

Ток всегда имеет то же направление, что и ЭДС.

Если рамку через кольцо соединить с внешней цепью, то по внешней цепи будет течь ток, совпадающий по форме и направлению с ЭДС.

Для того, чтобы во внешней цепи протекал постоянный ток, разрезаем кольцо на два полукольца и к каждому полукольцу подсоединяем по одному концу рамки. Замена кольца на два полукольца обеспечивает во внешней цепи однонаправленный ток.

Полукольца являются прообразом коллектора машины постоянного тока. Для того, чтобы ЭДС и ток на выходе машины был постоянным, надо увеличить число рамок и число полуколец.

Таким образом, коллектор в машине постоянного тока является механическим выпрямителем, если машина работает в генераторном режиме и механическим инвертором, если машина работает в двигательном режиме.

Внутри машины постоянного тока всегда действует переменное ЭДС и по обмотке якоря протекает переменный ток.

Если к рамке подвести ток, совпадающий по направлению с ЭДС, то на каждую сторону рамки на основании закона электромагнитных сил будет действовать сила, направление действия которой определяется правилом левой руки.

Для того чтобы рамка под действием сил начала вращаться, нужно иметь две силы и плечо. Чтобы выполнить это действие, все электрические машины изготавливаются круглой формы.

Для того чтобы на зажимах генератора постоянного тока появилось напряжение, его нужно привести во вращение от постороннего источника механической энергии и подать напряжение на обмотку возбуждения, и тогда на основании закона ЭМИ (электромагнитной индукции) на выходе генератора появится ЭДС.

Если к генератору подключить нагрузку, то по якорю генератора начнет протекать ток. И как только по якорю начнет протекать ток, в якоре генератора начнет действовать закон электромагнитных сил и будет создаваться момент, приложенный на встречу механической энергии, в результате чего якорь генератора будет притормаживаться.

Таким образом, в генераторе постоянного тока, работающем под нагрузкой, действуют оба закона: закон электромагнитных сил, который ухудшает работу машины, и закон ЭМИ, являющийся основным законом, на котором основан принцип действия генератора.

Для того чтобы якорь двигателя постоянного тока начал вращаться, необходимо создать магнитный поток с помощью обмотки возбуждения и подвести к якорю напряжение, тогда по обмотке якоря начнет протекать ток и в машине начнет действовать закон электромагнитных сил, который приведет якорь во вращение.

Как только якорь начнет вращаться, начнет действовать закон ЭМИ и будет создаваться ЭДС, направленная навстречу подводимому напряжению.

Так как в машине постоянного тока независимо от режима работы действуют оба закона, одна и та же машина может работать как двигателем, так и генератором.

Машина постоянного тока обратима, т.е. одна и та же машина может работать в разных режимах, в зависимости от того, какой вид энергии к ней подводится: электрический или механический.

Электрические машины постоянного тока | Электрификация сельскохозяйственного производства

Страница 6 из 14

Глава VI. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
§ 1. Принцип действия и устройство машин постоянного тока
Принцип действия машин постоянного тока — генераторов и двигателей — основан на явлении электромагнитной индукции и явлении взаимодействия проводника, по которому проходит ток, с магнитным полем.

Рис. 65. Схема машины постоянного тока с одним витком.
Следует заметить, что машины постоянного тока, как и электрические машины вообще, обладают свойством обратимости, то есть каждая машина может работать и в генераторном, и в двигательном режиме.

Рассмотрим принцип действия генератора постоянного тока. Между двумя магнитными полюсами N. и S (рис. 65) Помещен виток aecd, концы которого присоединены к двум изолированным полукольцам. Эти полукольца представляют собой простейший коллектор, предназначенный для выпрямления переменного тока. На полукольца наложены неподвижные щетки А и В, к которым присоединена внешняя цепь (нагрузка генератора).
При вращении витка вместе с полукольцами в его активных сторонах ав и cd индуктируется синусоидальный ток, но благодаря коллектору и щеткам ток во внешней части
цепи будет пульсирующим, то есть неизменным по направлению (рис. 66).


£
Рис. 66. График выпрямленного тока генератора с одним витком.

Принцип выпрямления переменного тока при помощи коллектора заключается в следующем. В момент, когда виток занимает вертикальное положение, как показано на рисунке 65, в верхней его стороне ав э.д.с. направлена от в к а, а в нижней стороне — от d к с. Во внешней части цепи будет протекать ток от щетки А к щетке В. Следовательно, щетка А имеет полярность «плюс», а щетка В — «минус».
После того как виток сделает четверть оборота и стороны витка ав и cd расположатся на нейтральной линии, э.д.с, витка станет равной нулю. При дальнейшем движении каждая из сторон витка окажется в магнитном поле другой полярности и э.д.с. в витке изменит направление на обратное. Однако направление тока во внешней части цепи останется прежним, потому что в тот же самый момент, когда стороны витка проходят в зону действия поля другого знака, меняются и полукольца (коллекторные пластины) под щетками, то есть щетки передвигаются с одного полукольца на другое.

Таким образом, под щеткой А всегда находится полукольцо, которое соединено с проводником, расположенным под северным магнитным полюсом, а под щеткой В —  полукольцо, которое соединено с проводником, расположенным под южным магнитным полюсом. Поэтому, полярность щеток остается неизменной, и ток во внешней цепи течет в одном направлении — от щетки А к щетке В. Щетки на коллекторе устанавливают так, чтобы в момент перехода их с одной пластины на другую э.д.с. в витке была равной нулю.
С целью уменьшения пульсации тока применяют обмотку из нескольких витков, сдвинутых относительно друг друга в пространстве, причем каждый из них присоединен к своей паре полуколец (коллекторных пластин). Так, например, даже для генератора с двумя витками (рис. 67), сдвинутыми в пространстве на 90°, пульсация тока заметно уменьшается (рис. 68). Предостаточно большом числе витков ток практически становится постоянным по величине и направлению.
Электродвижущая сила Ев генератора постоянного тока определяется по формуле
Е — спФ,                                       (151)
где с — постоянная машины;
п — частота вращения якоря, об/мин;
Ф — магнитный поток, Вб.

Рис. 67. Модель машины постоянного тока с двумя витками.
Следовательно, э.д.с. генератора зависит от частоты вращения и магнитного потока. Поэтому регулировать э.д.с. генератора можно, изменяя эти величины. На практике э.д.с. генератора регулируют, изменяя силу тока в цепи возбуждения.

Рис. 68. График выпрямленного тока генератора с двумя витками.
Рассмотрим устройство электрической машины постоянного тока (рис. 69). Она состоит из двух основных частей: неподвижной части — статора и вращающейся части —якоря.
Статор представляет собой станину 6, на внутренней поверхности которой укреплены сердечники главных полюсов 4 с полюсными катушками 5 и добавочные полюса.

Главные полюса служат для создания основного магнитного потока, а  добавочные —для создания дополнительного потока.
К бокам станины болтами прикреплены подшипниковые щиты 7 и 11, в которых установлены подшипники вала якоря.

Рис. 69. Устройство электрической машины постоянного тока:
1 — коллектор; 2 — щетки; 3 — сердечник якоря; 4— сердечник главного полюса, 5— полюсная катушка; 6 — станина; 7 — подшипниковые щиты; 8 — вентилятор; 9 — обмотка якоря) 10 — вал якоря.
Якорь состоит из вала 10, сердечника 3, обмотки 9 и коллектора 1.
Сердечник якоря (рис. 70) набирают из отдельных листов электротехнической стали (рис. 71), изолированных друг от друга для уменьшения потерь от вихревых токов, юты сердечника Плотно стянуты при помощи болтов 4 и нажимных шайб 1. В собранном состоянии по оси сердечника образуется цилиндрические отверстие для вала, а на поверхности сердечника — продольные пазы, в которые укладывают обмотку якоря.           


Рис. 70. Якорь без обмотки:
1 — нажимная шайба; 2 — место для бандажа; 3 — место для коллектора, 4 — болт.
Обмотку якоря, изготовленную из изолированного медного провода, образуют секции, которые соединяются между собой последовательно, причем каждая секция двумя концами припаивается к пластинам коллектора, К каждой коллекторной пластине припаивают конец одной секции и начало другой. Обмотку в пазах укрепляют клиньями или бандажами.

Рис. 71. Стальной лист якоря:
1— сталь; 2 — изоляция.

Секция состоит из нескольких, витков, стороны которых располагают так, чтобы одна из них лежала под северным полюсом, а другая — под южным.

Коллектор генератора постоянного тока служит для преобразования переменного тока в постоянный и для электрического соединения вращающейся обмотки якоря с внешней сетью при помощи неподвижных щеток 2 (см. рис. 69).

Рис. 72. Коллектор:1 — корпус коллектора; 2 — стяжной болт; 3 — нажимное кольцо; 4 — изоляция; 5 — «петушок»; 6 — ласточкин хвост; 7 — пластины.
Коллектор (рис. 72) изготовляют из медных пластин 7, которые изолируют друг от друга и от втулки миканитовой изоляцией 4. Выступающую часть 5 коллекторной пластины называют петушком, к ней припаивают концы секций обмотки якоря.
Вал якоря изготовляют из высокосортной стали. На нем укрепляют сердечник якоря с обмоткой, коллектор, опорные подшипники, вентилятор, шкив или соединительную муфту.
Вентилятор предназначен Для создания воздушного потока, охлаждающего машину.
При помощи шкива или муфты машину постоянного тока соединяют с первичным двигателем (если она служит выступ 6, напоминающий форму ласточкина хвоста. При сборке коллектора эти выступы зажимаются между корпусом коллектора 1 и нажимным кольцом 3 и закрепляются стяжными болтами 2.

Рис. 73. Щеткодержатель:
1— нажимные пластины; 1 — пружина; 3 — щетка; 4 — обойма; 5 — тросик.


Рис. 74. Щеточная траверса:
1 — щеточный палец; 2 — изоляция; 3 — стопорный болт.

Щетки создают электрический контакт с поверхностью коллектора. Их располагают и закрепляют в щеткодержателях (рис, 73). Щетки 3, установленные в обоймы щеткодержателей 4, прижимаются к коллектору нажимными пластинами 1 при помощи пружины 2. Ток от щетки отводится гибким медным тросиком 5.

Щеткодержатели укрепляют на пальцах траверсы t (рис. 74), которые изолируются от корпуса машины при помощи втулки 2. Траверса крепится к подшипниковому щиту стопорным болтом 3. Поворачивая траверсу на некоторый угол, изменяют положение щеток на коллекторе.
На станине или на переднем подшипниковом щите располагают панель (клеммный щиток), Куда выводят концы обмоток.
Выводы, согласно ГОСТ 183—66, маркируются следующим образом: обмотка якоря — Я1 и Я2, обмотка возбуждения параллельная — Ш1 и Ш2, обмотка возбуждения последовательная — CI и С2, обмотка добавочных полюсов — Д1 и Д2. Цифрой 1 обозначают начала обмотки, а цифрой 2 — концы.
К станине машины прикрепляют табличку (паспорт), где указаны все необходимые номинальные данные машины.

§ 2. Классификация генераторов постоянного тока

Генераторы постоянного тока, с электромагнитным возбуждением разделяют на генераторы независимого возбуждения (рис. 75, а), в которых обмотка возбуждения питается от постороннего источника тока (аккумуляторной батареи или другой машины постоянного тока), и генераторы с самовозбуждением, в которых обмотка возбуждения получает питание непосредственно от самого генератора.

Рис. 75. Схемы возбуждения генераторов: а — независимое; б — параллельное; в — последовательное; г — смешанное.
В свою очередь, среди генераторов с самовозбуждением, получивших преимущественное распространение, в зависимости от схемы включения обмотки возбуждения различают:
1) генераторы с параллельным возбуждением (рис. 75, б): у них обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря; 2) генераторы с последовательным возбуждением (рис. 75, в) здесь обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря; 3) генераторы со смешанным возбуждением (рис. 75, г): у них две обмотки возбуждения, одна из которых включена параллельно обмотке якоря, а другая — последовательно.

§ 3. Характеристики генераторов постоянного тока

При эксплуатации машин постоянного тока важно знать зависимость одних переменных величин от других. Графическое выражение этих зависимостей называют характеристиками.
К основным характеристикам генераторов постоянного тока относят следующие.

  1. Характеристика холостого хода отражает зависимость напряжения U на зажимах генератора от тока возбуждения при токе нагрузки , равном нулю, и постоянной частоте вращения якоря, то есть

  1. Внешняя характеристика выражает зависимость напряжения U на зажимах генератора оттока нагрузки  при неизменном сопротивлении  цепи возбуждения и постоянной частоте вращения якоря, или

  1. Регулировочная характеристика отражает зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при неизменном напряжении V на зажимах генератора и постоянной частоте вращения якоря, то есть


Характеристики генератора независимого возбуждения.
Рис. 76. Характеристика холостого хода генератора независимого  возбуждения.
Характеристика холостого хода (рис. 76) показывает, что при увеличении тока возбуждения
напряжение U на зажимах генератора повышается. Вначале, при малых токах возбуждения, напряжение растет пропорционально увеличению тока возбуждения, а затем, по мере насыщения магнитной системы машины, эта линейная зависимость нарушается и характеристика приобретает криволинейный характер. Точка N, соответствующая номинальному напряжению генератора, обычно лежит на перегибе характеристики. Если точка располагается за перегибом характеристики, в зоне насыщения, то в этом случае ухудшается возможность регулировки напряжения генератора (для небольшого изменения напряжения требуется значительное изменение тока возбуждения). Наоборот, если точка N лежит на прямолинейной части характеристики (ниже перегиба), то небольшие изменения тока возбуждения вызовут значительные изменения напряжения генератора.
Рис. 77. Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения.
Внешняя характеристика (рис. 77) позволяет сделать вывод о том, что при увеличении тока нагрузки напряжение U  на зажимах генератора понижается, что объясняется падением напряжения в цепи якоря и размагничивающим влиянием реакции якоря.
Рис. 78. Регулировочная характеристика генератора независимого возбуждения.
Регулировочная характеристика (рис. 78) показывает, что напряжение генератора остается постоянным тогда, когда с увеличением тока нагрузки увеличивают ток возбуждения (и наоборот).

Рис. 79. Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения.
Характеристика генератора параллельного возбуждения. Характеристики холостого хода и  регулировочная этого генератора такие же, как соответствующие характеристики генератора с независимым возбуждением.
Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения (рис. 79) значительно отличается от аналогичной характеристики генератора независимого возбуждения. В генераторе параллельного возбуждения при увеличении нагрузки напряжение на зажимах генератора уменьшается быстрее. Это объясняется тем, что в данном генераторе напряжение уменьшается не только из-за падения напряжения в цепи якоря и влияния реакции якоря, но и следствие уменьшения тока возбуждения, вызванного снижением напряжения в результате действия этих двух причин.
С увеличением нагрузки напряжение на зажимах генератора снижается, а вместе с ним уменьшается и ток возбуждения. Ток нагрузки может возрастать до определенного, критического значения, превышающего номинальный ток примерно в два раза, а затем напряжение генератора резко уменьшается и в обмотке якоря протекает ток, обусловленный э.д.с. от потока остаточного магнетизма.
Характеристика генератора последовательного возбуждения. В генераторе последовательного возбуждения весь ток нагрузки проходит через обмотку возбуждения, а поэтому свойства этого генератора в полной мере выражает внешняя характеристика (рис, 80).
В режиме холостого хода э.д.с. генератора невелика, ее значение определяется величиной остаточного магнетизма. По мере увеличения тока нагрузки возрастает магнитный поток и напряжение генератора повышается. Однако напряжение растет лишь до определенного предела, обусловленного магнитным насыщением стали генератора, когда магнитный поток полюсов уже почти не увеличивается.
Рис. 80. Внешняя характеристика генератора последовательного возбуждения.
При дальнейшем усилении тока нагрузки напряжение генератора уменьшается, так как основная составляющая магнитного потока генератора из-за насыщения стали почти перестает увеличиваться, а падение напряжения в цепи якоря и реакция якоря продолжают возрастать.
Генераторы последовательного возбуждения широкого применения не нашли, поскольку им присуща значительная зависимость напряжения от нагрузки.
Характеристики генератора смешанного возбуждения. Обычно обмотки возбуждения этого генератора, одна из которых соединена последовательно с обмоткой якоря, а другая параллельно ей, включаются согласно, то есть так, что магнитные потоки обеих обмоток складываются. Наличие двух обмоток возбуждения приводит к тому, что этот генератор сочетает в себе свойства генераторов с параллельным и последовательным возбуждениями.
Характеристика холостого хода генератора со смешанным возбуждением не отличается от соответствующей характеристики генератора с параллельным возбуждением.
Рис, 81. Внешняя характеристика генератора со смешанным возбуждением.

Особенность свойств генератора со смешанным возбуждением проявляется в его внешней характеристике {рис. 81), которая показывает, что в некотором диапазоне напряжение на зажимах генератора при увеличении тока нагрузки остается почти неизменным. Это происходит благодаря тому, чтo снижение напряжения, характерное для машины параллельного возбуждения, компенсируется повышением напряжения в результате действия последовательной обмотки возбуждения. Постоянство напряжения на зажимах генератора при изменениях тока нагрузки и является основным достоинством генераторов со смешанным возбуждением.

4. Электродвигатели постоянного тока

Уже отмечалось, что электрические машины постоянного тока обратимы, то есть каждая машина может работать как генератором, так и двигателем. Поэтому устройство электродвигателей постоянного тока такое же, как генераторов.
Принцип действия электродвигателей постоянного тока основан на явлении взаимодействия проводника, по которому проходит ток, с магнитным полем.

Для регулирования скорости вращения электродвигателя служит регулировочный реостат в цепи обмотки возбуждения.
Чтобы изменить направление вращения якоря двигателя, достаточно изменить направление тока в обмотке возбуждения или в обмотке якоря.

Рис. 82. Включение пускового реостата в цепь обмотки якоря двигателя.
По способу возбуждения электродвигатели постоянного тока, так же как и генераторы, в соответствии со схемой включения обмотки возбуждения относительно обмотки якоря подразделяют па двигатели параллельного, последовательного и смешанного, возбуждения. Электрические схемы этих двигателей аналогичны схемам генераторов, приведенным на рисунке 75.
Основными характеристиками двигателей постоянного тока являются рабочие характеристики.
Рис. 83. Рабочие характеристики двигателя параллельного возбуждения.
Рабочие характеристики двигателя с параллельным возбуждением (рис. 83) отражают зависимости частоты вращения тока, вращающего момента М и коэффициента полезного действия  от мощности Р2 на валу двигателя при постоянных значениях напряжения и тока возбуждения, то есть  при U—const.
Рабочие характеристики электродвигателя параллельного возбуждения показывают, что частота вращения якоря с увеличенном нагрузки несколько уменьшается; ток Iя якоря и вращающий момент М повышаются почти прямо пропорционально нагрузке; коэффициент полезного действия  вначале весьма быстро растет, достигая почти предельного значения примерно при половинном значении номинальной мощности, а затем изменяется очень мало, имея максимум в пределах 75—100% номинальной нагрузки, по при перегрузке двигателя уменьшается.
Рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения представлены на рисунке 84.
Рис. 84. Рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения

.
В зоне малого насыщения стали магнитопровода двигателя магнитный поток пропорционален току якоря и вращающий момент двигателя последовательного возбуждения пропорционален квадрату тока. Поэтому такой двигатель способен развивать большой вращающий момент, что имеет важное значение в случае перегрузок и особенно при тяжелых условиях пуска.
Эти двигатели широко применяются в подъемных устройствах, па транспорте, а также на тракторах и автомобилях в качестве стартеров.
Другой особенностью двигателей последовательного возбуждения является то, что с уменьшением нагрузки скорость вращения якоря резко увеличивается и при нагрузке ниже 25% номинальной возрастает до недопустимо большой величины. Это объясняется тем, что в соответствии с формулой
при снижении нагрузки на валу ток якоря уменьшается, магнитный поток также уменьшается, а скорость вращения двигателя увеличивается. Поэтому работа и пуск двигателя при нагрузке меньше 25% номинальной недопустимы.

Двигателю смешанного возбуждения присущи положительные свойства двигателей с параллельным и последовательным возбуждением, то есть для него характерны и большой вращающий момент, и постоянство скорости вращения. Благодаря этому двигатели смешанного возбуждения получили широкое применение.

Ремонт электрических машин постоянного и переменного тока

Ремонт электрических машин

ОАО «Севкавэлектроремонт» предлагает сервисное обслуживание и ремонт электрических машин постоянного и переменного тока. 

ОАО «Севкавэлектроремонт» при проведении ремонта электрических машин постоянного и переменного тока производит в случае необходимости их модернизацию и реконструкцию  с повышением мощности, переводом  на другое напряжение или частоту вращения. При ремонте используются материалы  с классом нагревостойкости изоляции  не ниже «F».

Ремонт  может осуществляться как  на заводе  в г.Ростове-на-Дону, так и на месте установки оборудования.

Ремонт машин переменного тока

ОАО «Севкавэлектроремонт» производит ремонт всех типов высоковольтных синхронных и асинхронных машин переменного тока без ограничения мощности и напряжения.

По результатам дефектировки в объем ремонта могут входить следующие работы:

— устранение повреждений активной стали статора; 

— изготовление и монтаж обмотки статора;

-замена всех изоляционных деталей, на вновь изготовленные из материалов повышенного класса нагревостойкости;

— замена термосопротивлений;

-ремонт роторов (фазных, короткозамкнутых, синхронных) в любом необходимом объеме с восстановлением или заменой обмотки

-ремонт и замена механических узлов и деталей (валов, подшипниковых щитов)

-замена подшипников, перезаливка подшипников скольжения

ОАО «Севкавэлектроремонт» производит ремонт электродвигателей, изготовленных с применением изоляции типа «Монолит» всех разновидностей  без снижения их мощности за счет изготовления новой обмотки с термореактивной изоляцией из прогрессивных высококачественных предварительно пропитанных лент на основе эпоксидных связующих. 

Электрические машины, отремонтированные по применяемой в ОАО «Севкавэлектроремонт» технологии Resin Rich позволяют производить, при необходимости, частичный ремонт обмотки (являются ремонто-пригодными) в отличие от машин,  выполненных по технологии VPI (вакуум-нагнетательная пропитка)

Ремонт машин постоянного тока

ОАО «Севкавэлектроремонт»  имеет технологические возможности для полного ремонта электрических машин постоянного тока (электродвигателей, генераторов, возбудителей) включая изготовление и замену обмотки якоря, ремонт коллектора с полной пересыпкой пластин, заменой изоляции, стояков и перемотку магнитной системы.

По результатам дефектировки в объем ремонта могут входить такие работы:

  • — ремонт якоря с изготовлением и монтажом обмотки;
  • — изготовление нового коллектора;
  • — ремонт коллектора с полной пересыпкой и заменой изоляции;
  • -замена проволочных бандажей на более прочные и современные бандажи из стеклянных нитей Hyperten 2000HP производства фирмы  KREMPEL;
  • — балансировка якоря;
  • — шлифовка шеек вала якоря;
  • -ремонт и замена механических узлов и деталей
  • -перезаливка подшипников
  • — ремонт магнитной системы с изготовлением катушек главных и дополнительных полюсов и компенсационной обмотки
  • -реконструкция якорей с переводом на бесщеточное возбуждение

Освоен ремонт арочных коллекторов крупных машин с диаметром коллектора до двух и более метров) В процессе ремонта выполняются следующие работы: 

  • замена коллекторных пластин  и межламельной изоляции на  вновь изготовленные, 
  • замена петушков, манжет и сегментов, 
  • сборка, термообработка и опрессовка
  • статическая и динамическая формовка,
  • продораживание и шлифовка коллектора.

Все работы производятся под управлением сертифицированной на соответствие международному стандарту ГОСТ Р ИСО 9001-2015 (ISO 9001:2015) системы менеджмента качества («разрешительные документы»)

Отремонтированные электрические машины проходят полный цикл электрических испытаний, в том числе вихретоковый контроль паяных соединений и испытание железа сердечников с тепловизионным контролем.

Все испытания проводятся аккредитованной в федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии испытательной лабораторией. («разрешительные документы»).

Испытание электрических машин постоянного тока

Согласно требованиям СНиП, ПУЭ все электрические машины перед вводом в эксплуатацию должны пройти проверку на соответствие техническим условиям. Объем работ отличается в зависимости от характеристик оборудования: мощности, напряжения, состояния и назначения. Крупные машины испытываются в два этапа.

Во время испытания измеряется сопротивление изоляции обмоток, сопротивление обмоток постоянному току, обмотки испытываются повышенным напряжением промышленной частоты, проверяются системы охлаждения и смазки.

Обмотки проверяются на отсутствие обрыва, щетки на нейтрали и правильность чередования полюсов, измеряются воздушные зазоры.  

Определение возможности включения без сушки машин постоянного тока

Возможность включения машины без сушки производится в соответствии с указаниями завода-изготовителя.

Измерение сопротивления изоляции

При измерении сопротивления мегаомметром значения должны соответствовать нормам и должны быть не менее 1 МОмкВ, но не менее 0,5 МОмкВ. Проверяется сопротивление изоляции каждой обмотки по отношению к заземленному корпусу и между отдельными обмотками.

Сопротивление изоляции бандажей

Измерение производится относительно корпуса и удерживаемых ими обмоток. Измеренное значение сопротивления изоляции должно быть не менее 0,5 Мом.

Испытание изоляции повышенным напряжением промышленной частоты

В соответствии с ПУЭ измерение сопротивления обмоток статора и ротора постоянному току у электродвигателей переменного тока производят в машинах на напряжение 2 кВ и выше и в машинах 300 кВт и более на все напряжения. В электродвигателях переменного тока мощностью 300 кВт и более проверяют сопротивление обмоток статора и ротора. У машин постоянного тока мощностью 200 кВт и возбудителях синхронных генераторов и компенсаторов проверяют сопротивление обмотки возбуждения и обмотки якоря. Измерения выполняют одинарным или двойным мостом постоянного тока или методом амперметра — вольтметра.

Измерение сопротивления постоянному току:

  • обмоток возбуждения. Значения сопротивления постоянному току по отдельным фазам не должны отличаться друг от друга и заводских данных более чем на ±2 %, а по отдельным параллельным ветвям — более чем на 5 %. Испытание обмоток повышенным напряжением промышленной частоты производят для проверки электрической прочности изоляции и приведены в ПУЭ.
  • обмотки якоря. Сопротивления должны отличаться не более чем на 10% за исключением случаев, когда колебания обусловлены схемой соединения обмоток;
  • реостатов и пускорегулировочных резисторов. Измеряется общее сопротивление, проверяется целость отпаек. Допускается отличие от данных завода-изготовителя не более чем на 10%.

Проверке подвергаются машины собранные и просушенные на месте установки, находящиеся в неподвижном положении в отключенном состоянии. Перед испытанием проверяют сопротивление изоляции, уточняя коэффициент абсорбции. Затем машину очищают и продувают сухим и чистым сжатым воздухом.

Когда испытания повышенным напряжением закончены обмотку следует разрядить, соединив ее с корпусом машины, и проверить сопротивление мегаомметром.

Машина проходит испытание, если за 1 минуту не произойдет пробоя или частичного нарушения изоляции. Результаты испытаний и измерений машин перед пуском оформляют, согласно СНиП, соответствующими протоколами и актами.

Снятие характеристики холостого хода и испытание витковой изоляции

Подъем напряжения производится:

  • для генераторов постоянного тока до 130% номинального напряжения;
  • для возбудителей — до наибольшего (потолочного) или установленного заводом-изготовителем напряжения.

Напряжение между соседними коллекторными пластинами должно быть не выше 24 В. Продолжительность испытания — 3 мин. Допускается отклонение в пределах погрешности.

Снятие нагрузочной характеристики

Производится для возбудителей при нагрузке до значения не ниже номинального тока возбуждения генератора. Отклонение от заводской характеристики не нормируется.

Измерение воздушных зазоров между полюсами

Машины мощностью 200 кВт и более могут иметь зазор не более 10% среднего размера зазора, при измерении диаметрально противоположных точках. Не более 5% для возбудителей турбогенераторов.

Испытание на холостом ходу и под нагрузкой

Определяется предел регулирования частоты вращения или напряжения, который должен соответствовать заводским и проектным данным.

Принцип действия машин постоянного тока

Принцип действия машин постоянного тока.

Принцип действия генератора. Простейший генератор можно представить в виде витка, вращающегося в магнитном поле (рис. 1.4, а, б). Концы витка выведены на две пластины коллектора. К коллекторным пластинам прижимаются неподвижные щетки, к которым подключается внешняя цепь.

Принцип работы генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Пусть виток приводится во вращение от внешнего приводного двигателя ПД. Проводники активной части витка пересекают магнитное поле и в них по закону электромагнитной индукции наводятся ЭДС e1 и e2, направление которых определяется по правилу правой руки. При вращении витка по направлению движения часовой стрелки в верхнем проводнике, находящемся под северным полюсом, ЭДС направлена от нас, а в нижнем, находящемся под южным полюсом, – к нам. По ходу витка ЭДС складываются,  результирующая  ЭДС е = е1 – е2.

Если внешняя цепь замкнута, то по ней потечет ток, направленный от нижней щетки к потребителю и от него – к верхней щетке. Нижняя щетка оказывается положительным выводом генератора, а верхняя – отрицательным. При повороте витка на 180° проводники из зоны одного полюса переходят в зону другого полюса и направление ЭДС в них изменяется на обратное. Одновременно верхняя коллекторная пластина входит в контакт с нижней щеткой, а нижняя – с верхней, направление тока во внешней цепи не изменяется. Таким образом, коллекторные пластины не только обеспечивают соединение вращающего витка с внешней цепью, но и выполняют роль переключающегося устройства, т. е. являются простейшим механическим выпрямителем.

Принцип действия двигателя. То же устройство работает в режиме электрического двигателя (рис. 1.5), если к щеткам подвести постоянное напряжение. Под дей­ствием напряжения U через щетки, пластины коллектора и виток потечет  ток i. По закону электромагнитной силы (закон Ампера) взаимодействие тока и магнитного поля В создает силу f, которая направлена перпендикулярно i. Направление силы f определяется правилом левой руки (рис. 1.5): на верхний проводник сила действует вправо, на нижний – влево. Эта пара сил создает вращающий момент Мвр, поворачивающий виток по часовой стрелке. При переходе верхнего проводника в зону южного полюса, а нижнего – в зону северного полюса концы проводников и соединенные с ними коллекторные пластины вступают в контакт со щетками другой полярности.

Рис.1.5

Направление тока в проводниках витка изменяется на проти­воположное, а направление сил f, момента Мвр и тока во внешней цепи не изменяется. Виток непрерывно будет вращаться в магнитном поле и может приводить во вращение вал рабочего механизма (РМ).

Таким образом, коллектор в режиме двигателя не только обеспечивает контакт внешней цепи с витком, но и выполняет функцию механического инвертора, т.е. преобразует постоянный ток во внешней цепи в переменный ток в витке.

Рассмотрение принципа действия показывает, что машина постоянного тока может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя, т. е. обладает свойством обратимости.

Противодействующий момент и противо-ЭДС. При работе машины в режиме генератора по замкнутой внешней цепи и витку обмотки якоря протекает ток, направление которого совпадает с направлением ЭДС (рис. 1.4,6), взаимодействие тока с магнитным полем полюсов  создает момент М, направленный в рассматриваемом случае против часовой стрелки. Так как приложенный к витку вращающий момент приводного двигателя Мвр направлен по часовой стрелке, то возникающий при работе генератора момент называется противодействующим моментом Мnp. По существу возникновение Мпр — это реакция машины на воздействие внешнего момента Мвр, а физическая природа противодействующего момента та же, что и вращающего момента у двигателя. В установившемся режиме работы генератора между Мвр и Мпр устанавливается равновесие  и  Мвр=Мпр.

При работе машины в режиме двигателя проводники якоря пересекают магнитное поле и в них наводится ЭДС (рис. 1.5,б). Ее направление определяется по правилу правой руки. В рассматриваемом случае она направлена против тока и, следовательно, навстречу приложенному напряжению сети U и поэтому называется противо-ЭДС Enp. Физическая природа противо-ЭДС та же, что и ЭДС генератора. В установившемся режиме работы двигателя между Enp и U устанавливается равновесие и можно считать, что Enp U .

Таким образом, при работе машины постоянного тока в любом режиме во вращающихся проводниках наводится ЭДС Е и возникает момент М, но роль их в разных режимах различная.

Сравнение двигателей переменного тока

и двигателей постоянного тока

Между двигателями переменного тока и двигателями постоянного тока есть несколько ключевых различий, помимо очевидного, которое связано с питанием каждого из этих компонентов. Ниже приводится краткое описание каждого из этих типов двигателей с кратким описанием различий между ними.

Чтобы узнать больше о различных типах двигателей, обратитесь к нашему руководству по покупке двигателей.

Что такое двигатели переменного тока?

Двигатели переменного тока

— это электромеханические устройства, преобразующие электрическую энергию в виде переменного напряжения и тока в механическую энергию.Электродвигатели переменного тока бывают разных типов, которые можно охарактеризовать как асинхронные двигатели (асинхронные) или синхронные двигатели, которые содержат статор и ротор. Асинхронные двигатели могут быть однофазными или многофазными, в то время как синхронные двигатели включают электродвигатели с сопротивлением и электродвигатели с гистерезисом. См. Соответствующее руководство «Типы двигателей переменного тока», чтобы узнать больше о каждом из них.

Что такое двигатели постоянного тока?

Двигатели постоянного тока могут преобразовывать электрическую энергию, подаваемую на них в виде постоянного тока, в механическую энергию вращения.То же устройство можно использовать в обратном направлении для выработки электроэнергии постоянного тока от вращения вала двигателя. При таком использовании устройство работает как генератор. Доступны несколько основных типов двигателей постоянного тока. К ним относятся двигатели постоянного тока с постоянным магнитом, двигатели постоянного тока с последовательной обмоткой, шунтирующие двигатели постоянного тока, комбинированные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока. В нашем соответствующем руководстве «Типы двигателей постоянного тока» содержится дополнительная информация о каждом из этих типов.

Чем электродвигатели переменного и постоянного тока отличаются друг от друга?

Хотя двигатели переменного и постоянного тока вырабатывают механическую энергию в виде вращающегося вала двигателя, между ними есть несколько ключевых отличий:

Входная мощность

Двигатели переменного тока

работают от входного электрического сигнала, представляющего собой переменный ток и напряжение, которые меняются по амплитуде и направлению по мере завершения цикла входной формы волны переменного тока.Двигатели переменного тока могут работать как от однофазного источника питания, так и от многофазного источника с несколькими входами напряжения, которые работают с разностью фаз друг от друга (обычно 120 o или 2π / 3 радиана в случае трехфазного власть). Двигатели постоянного тока питаются от однонаправленного тока (который не меняет направление со временем), подаваемого от источника постоянного тока. Общая значимость мощности переменного тока означает, что может возникнуть необходимость в преобразовании в мощность постоянного тока при использовании двигателя постоянного тока, например, при использовании преобразователя переменного тока в постоянный или источника питания постоянного тока.

Магнитное поле

В многофазных двигателях переменного тока, поскольку катушки статора питаются переменным током, создается вращающееся магнитное поле, или RMF, которое, согласно закону индукции Фарадея, генерирует ЭДС в катушках ротора. Эта ЭДС приводит к возникновению тока в роторе и приложенного чистого крутящего момента, заставляющего его вращаться, а также генерирующего вращающееся магнитное поле. Асинхронные двигатели демонстрируют явление, известное как скольжение, при котором скорость ротора (N r ) меньше синхронной скорости вращающегося поля статора (N s ).Сдвиг математически выражается как:

В двигателе постоянного тока постоянный магнит или набор катушек возбуждения создают магнитное поле, которое не вращается. На катушки якоря подается ток, в результате чего якорь вращается.

Конструкция с прямым и косвенным подключением

В двигателе переменного тока подача питания на катушки статора через прямое подключение к многофазному источнику питания переменного тока — это все, что необходимо для вращения ротора.Принцип электромагнитной индукции генерирует ток в роторе без необходимости прямого электрического подключения.

Для двигателя постоянного тока ток должен подаваться как на катушки постоянного возбуждения (если не используется постоянный магнит), так и на якорь. Для этого в щеточных двигателях постоянного тока используется набор подпружиненных угольных щеток, которые прижимаются к кольцу коммутатора, по которому ток проходит к катушкам якоря и катушкам возбуждения при вращении якоря.В зависимости от того, выполняется ли соединение катушки возбуждения параллельно с катушкой якоря (параллельный двигатель) или последовательно с катушкой якоря (двигатель с последовательной обмоткой), результирующая конфигурация двигателя постоянного тока будет иметь разные рабочие характеристики.

Использование щеток и коммутатора оказывает несколько влияний на работу двигателей постоянного тока:

  • Щетки подвержены износу из-за механического трения, а это означает, что ремонт и замена щеток неизбежны, что влияет на размещение двигателя из-за необходимости доступа.
  • Контакт щетки с коммутатором может вызвать искры и дугу, которые могут вызвать точечную коррозию и повреждение коммутатора, а также могут быть источником воспламенения — проблема в некоторых средах, где существует риск воздействия легковоспламеняющихся паров или газов.
  • Трение щетки является причиной снижения эффективности двигателей постоянного тока, которые их используют, поскольку часть входящей энергии расходуется на трение и не используется для создания движения.
  • Щеточные двигатели постоянного тока создают больше шума и образуют пыль из-за износа щетки, которая обычно представляет собой углерод или графит.

Контроль скорости

В двигателе переменного тока скорость двигателя регулируется входной частотой переменного тока, подаваемого на катушки статора, и прямо пропорциональна. По мере увеличения частоты увеличивается скорость двигателя. Контроллеры частотно-регулируемого привода используются для регулировки входной частоты по желанию для достижения желаемой скорости вращения двигателя.

Для двигателей постоянного тока скорость устройства регулируется путем изменения напряжения и тока, которые прикладываются к катушкам или обмоткам якоря, или путем регулирования тока, протекающего по катушкам возбуждения (следовательно, влияя на силу магнитного поля для катушка возбуждения).Соотношение скорости и тока снова пропорционально.

Механизм запуска

Многофазные двигатели переменного тока считаются самозапускающимися и не требуют дополнительной электроники, кроме частотно-регулируемого управления скоростью. Как однофазные двигатели переменного тока, так и двигатели постоянного тока требуют пускового механизма для управления условиями пуска. Например, в больших двигателях постоянного тока обратная ЭДС, генерируемая в якоре, пропорциональна скорости якоря и поэтому мала при запуске.Это состояние может вызвать сильный ток через якорь, потенциально вызывающий выгорание. Таким образом, для этих двигателей необходимо контролировать нарастание входного напряжения при запуске.

Производительность

Двигатели переменного тока

часто используются из-за их высокоскоростного и переменного крутящего момента, но обычно крутящий момент будет падать с увеличением скорости двигателя. Двигатели постоянного тока могут обеспечивать высокий крутящий момент и полезны там, где требуется регулирование скорости. Двигатели постоянного тока могут обеспечивать более постоянный крутящий момент во всем диапазоне скоростей и, как правило, обеспечивать более быструю реакцию на изменения нагрузки, чем двигатели переменного тока.В зависимости от конфигурации соединения катушек (последовательное или параллельное) для двигателей постоянного тока могут быть получены разные характеристики в зависимости от значения нагрузки. Серийные двигатели демонстрируют более высокий пусковой крутящий момент, но имеют более резкое падение скорости при увеличении нагрузки. Параллельные или параллельные двигатели постоянного тока обеспечивают более низкий пусковой момент, но имеют более плоское соотношение скорости к нагрузке и, следовательно, могут обеспечивать постоянную скорость почти независимо от приложенной нагрузки.

Двигатели переменного тока

страдают от проблем с эффективностью из-за потерь индукционного тока и скольжения, упомянутых ранее.Двигатели постоянного тока, в которых используются постоянные магниты, могут быть примерно на 30% эффективнее, поскольку им не нужно потреблять энергию для создания электромагнита, но есть некоторая потеря эффективности из-за потерь энергии из-за трения щеток. Бесщеточные двигатели постоянного тока более эффективны, чем двигатели со щетками, но прирост эффективности достигается в основном на участках кривой производительности двигателя с низкой или ненагруженной нагрузкой.

Прочие соображения

Для заданного количества механической работы двигатели переменного тока обычно больше, чем двигатели постоянного тока, а бесщеточные конструкции постоянного тока являются наименьшими.Двигатели переменного тока имеют длительный срок службы, в то время как двигатели постоянного тока требуют большего обслуживания для тех конструкций, в которых используются щетки и коммутаторы, которые имеют механический износ. Двигатели с электронной коммутацией (ЕСМ) представляют собой бесщеточные двигатели постоянного тока, которые исключают механическую коммутацию и использование щеток в пользу электронной коммутации и управления, тем самым увеличивая срок службы, снижая энергопотребление, обеспечивая охлаждение и улучшая производительность.

Сводка

В этой статье представлено краткое обсуждение разницы между двигателями переменного и постоянного тока.Для получения информации о других продуктах обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:
  1. http://www.ohioelectricmotors.com/2015/07/what-is-the-difference-between-an-ac-motor-and-a-dc-motor/
  2. https://www.precision-elec.com/difference-between-ac-and-dc-motors/
  3. https://www.powerelectric.com/motor-resources/motors101/ac-motors-vs-dc-motors
  4. https: // физикаоб.com / двигатель переменного тока и двигатель постоянного тока /
  5. https://www.orientalmotor.com/brushless-dc-motors-gear-motors/technology/AC-brushless-brasted-motors.html
  6. https://www.machinedesign.com/motion-control/what-s-difference-between-ac-dc-and-ec-motors
  7. http://electricalacademia.com/electrical-comparisons/difference-between-ac-motor-and-dc-motor/
  8. https://www.veichi.org/solutions/related-articles/what-is-the-difference-between-ac-and-dc-motors.html

Прочие изделия для двигателей

Больше от Machinery, Tools & Supplies

The Engineer’s Guide to Small Scale AC vs.Двигатели постоянного тока

Хотя электродвигатели используются в самых разных приложениях, их основная функция остается той же — преобразование электрической энергии в механическую. Во многих статьях освещаются характеристики каждого уникального двигателя, представленного на рынке, но их можно разделить на две общие категории: двигатели переменного тока (переменного тока) и двигатели постоянного тока (постоянного тока).

У каждого типа есть свои плюсы и минусы, и эта статья предназначена для того, чтобы дать вам четкое представление о том, как двигатель переменного или постоянного тока может лучше всего подойти для вашего приложения.Давайте рассмотрим, как каждый из них преобразует электрическую энергию, различия в их конструкции и лучшие варианты использования для каждого типа.

Мощность

Заметная разница между двумя типами двигателей — это мощность, при которой они работают.

При использовании переменного тока или переменного тока напряжение меняется на противоположное каждые полупериод, что, в свою очередь, изменяет направление тока. Это делается путем изменения полярности на каждом конце провода.Итак, если вы возьмете американский стандарт питания 120 В / 60 Гц, будет примерно 120 полупериодов в секунду.

При использовании постоянного тока или постоянного тока ток должен оставаться в одном направлении (от положительного к отрицательному), поэтому напряжение должно оставаться постоянным, чтобы поддерживать постоянный ток. Вы можете представить себе электричество постоянного тока как батарею с четко обозначенными отрицательными и положительными клеммами.

Электроэнергия переменного тока для двигателей

Внутри провода, использующего электричество переменного тока, электроны не движутся с постоянной скоростью в одном направлении, как в случае с постоянным током — они просто покачиваются взад и вперед и передают энергию (подумайте о Ньютоне. Колыбель).

Переменный ток используется в системах распределения электроэнергии (питание вашего дома / офиса) по той простой причине, что передача энергии намного эффективнее при более высоких напряжениях, и в то время трансформаторы переменного тока значительно превосходили преобразователи постоянного напряжения. Однако достижения в области силовой электроники сделали постоянный ток высокого напряжения (HVDC) новой тенденцией. Почему предпочтительны трансформаторы переменного тока? Поскольку возвратно-поступательное «шевеление» электронов создает электрическое поле, можно использовать трансформатор, чтобы поднять напряжение и поддерживать относительно низкий ток.2.

Итак, какое отношение все это имеет к двигателю переменного тока? Что ж, в общем, двигатели переменного тока отлично подходят для приложений, требующих небольшой точности, таких как блендер или стиральная машина. Это объекты, которые вам нужно запустить, и они могут увеличивать или уменьшать скорость, но разница между 400 и 420 об / мин, вероятно, не критична.

Электроэнергия постоянного тока для двигателей

Электродвигатели постоянного тока, с другой стороны, — это все о точности и стабильности, поскольку источник постоянного тока, питающий эти двигатели, поступает с постоянным напряжением.Электроны внутри провода могут двигаться только в одном направлении, и они обычно делают это с постоянной стабильной скоростью.

Опять же, это похоже на то, как батарея с тройным А постоянно подает на вашу электронику напряжение 1,5 В (без учета потерь), пока она не разрядится. Это лучше, когда у вас есть хрупкие схемы / печатные платы или электроника, которым для правильной работы требуется постоянный источник энергии, например, ноутбук.

Но подождите — если в моем доме подается питание переменного тока, а моему продукту требуется питание постоянного тока, что мне делать ?! Большая часть электроники оснащена преобразователем переменного тока в постоянный.Вот что это за блок на шнуре питания вашего ноутбука.

Фактически, вы можете поблагодарить преобразователь на швейной машине за то, что вдохновил название группы AC / DC. С двигателем постоянного тока вы можете просто контролировать скорость, регулируя напряжение, поскольку скорость пропорциональна напряжению, приложенному к якорю.

Конструкция

Хотя принцип работы двигателей переменного и постоянного тока одинаков (одно магнитное поле преследует другое магнитное поле), и их внешний вид может не сильно отличаться, существуют некоторые фундаментальные различия внутри, которые делают каждый из них уникальным. .Читая следующую информацию, имейте в виду, что разница обусловлена ​​их вводом / выводом: двигатели переменного тока принимают переменное напряжение для повышения эффективности и мощности, в то время как двигатели постоянного тока поддерживают постоянное напряжение для стабильности.

AC Motor Build

Электродвигатели переменного тока очень просты, потому что всю работу выполняет переменный ток. Пропуская ток через неподвижную обмотку в кожухе, окружающем вал, вы создаете переменное магнитное поле, которое индуцирует ток на валу или роторе.Это, наоборот, создает магнитное поле, которое постоянно пытается выровняться с магнитным полем неподвижной обмотки, в свою очередь, заставляя вал вращаться.

Таким образом, их скорость связана с величиной проскальзывания или запаздывания их магнитных полей, пытающихся наверстать упущенное, что определяется конструкцией двигателя.

Помните, что электрическое напряжение переменного тока изменяется от «положительного напряжения» до «0» до «отрицательного напряжения» с удвоенной частотой (Гц) каждую секунду. Это означает, что согласно американскому стандарту 60 Гц ток меняет направление 120 раз в секунду.Простота двигателей переменного тока

делает их долговечными и значительно снижает вероятность механической ошибки. Однако их пусковые токи обычно в шесть-девять раз превышают установившийся ток. Сочетание эффективности и длительного срока хранения делает их популярными для приложений, в которых вы не хотите слишком больших потерь энергии и не хотите постоянно заменять двигатель (например, стиральные машины). Однако я настолько зависим от своей стиральной машины, что, вероятно, буду платить каждый год, чтобы купить новую, если она сломается — не говорите в LG!

Двигатель постоянного тока Build

Поскольку двигатели неизбежно нуждаются во вращающемся магнитном поле, а постоянный ток генерирует постоянное магнитное поле, их конструкция немного сложнее.Возвращаясь к примеру с батареей, который мы использовали ранее, мы хотим, чтобы батарея подавала на нашу печатную плату постоянное напряжение 1,5 В, вместо безумного переключения с +1,5 на -1,5 В сотни раз в секунду, которое дает нам питание переменного тока. Таким же образом, чтобы двигатель постоянного тока преобразовывал постоянное напряжение, подаваемое на него, нам нужна конструкция двигателя, которая будет точно преобразовывать это напряжение в механическую энергию.

Для этого нам нужно сначала реализовать некоторые механические функции для создания вращающегося магнитного поля, которое перемещает двигатель.Опять же, с двигателями переменного тока это было легко, потому что мощность переменного тока естественно колеблется взад и вперед, что изменяет магнитное поле. При постоянном токе магнитное поле останется прежним.

Итак, чтобы противостоять, у нас есть несколько вращающихся катушек в центре двигателя постоянного тока, которые подключаются к «коммутатору». Коммутатор вступает в контакт со стационарными «щетками» противоположной полярности именно в тот момент, когда ему необходимо изменить направление тока для вращения вала.

Это может быть очевидно, но основным недостатком здесь является потеря эффективности из-за трения, вызванного контактом между коллектором и щетками.Потеря эффективности уходит в виде тепла, а иногда и искр, если вы перегрузите двигатель.

Функция

Если вам надоело читать все технические подробности и вы просто заботитесь о том, какой двигатель лучше всего соответствует вашим потребностям, длинный ответ таков: все сводится к вашему конкретному применению. Вкратце, вот основной список плюсов и минусов для каждого типа двигателя:

Преимущества двигателей переменного тока
  • Обычно более эффективный
  • Более длительный срок службы и меньшая вероятность отказа
  • Вырабатывает меньше тепла
  • Лучше для мощных устройств (стиральные машины, холодильники, оборудование)
  • Может подключаться непосредственно к домашней или офисной розетке без преобразователя

Недостатки асинхронных двигателей

  • Большой пусковой ток
  • Немного громоздкий
  • Непрактично для портативных приложений
  • Преимущества двигателей постоянного тока
  • Низкие электромагнитные помехи (отлично подходят для чувствительных электронных устройств)
  • Стабильность для печатных плат и чувствительной электроники
  • Вы можете использовать свой продукт от батареи
  • Лучшее управление скоростью

Недостатки двигателей постоянного тока
  • Обычно дороже
  • Меньше ef ficient
  • Более высокая вероятность отказа (щеточный тип)

Основные выводы

На самом деле, в вашей конструкции, вероятно, будет несколько факторов, которые будут приводить в действие тип двигателя, который вы выберете.Если вы используете печатные платы, аккумуляторы и вам требуется точная настройка регуляторов скорости, вам подойдет двигатель постоянного тока. Если вы стремитесь к высокой мощности, эффективности, долговечности и можете подключить продукт к сетевой розетке, мотор переменного тока подойдет вам.

Двигатели переменного тока и постоянного тока: в чем разница?

Блог

Электродвигатели — это машины, предназначенные для преобразования электрической энергии в механическую. Хотя они доступны во многих вариантах, их можно разделить на две основные категории: двигатели переменного тока и двигатели постоянного тока.

И двигатели переменного тока, и двигатели постоянного тока имеют одинаковую функцию; то есть преобразовывать электрическую энергию в механическую. Однако при выборе двигателя для приложения важно знать разницу между двигателями переменного и постоянного тока, поскольку каждый из них имеет разные требования к конструкции, питанию и управлению. В следующей статье обсуждаются различия между двумя типами двигателей, включая основные конструктивные и рабочие характеристики, преимущества и области применения.

Как следует из названия, двигатели переменного тока используют переменный ток (AC) для выработки механической энергии.Стандартная конструкция состоит из статора с обмоткой, встроенной по окружности, и свободно вращающейся металлической части (т. Е. Ротора) в центре.

Когда ток подается на обмотки статора в двигателе переменного тока, создается вращающееся магнитное поле. Это магнитное поле индуцирует электрический ток внутри электропроводящего ротора и, следовательно, образует второе вращающееся магнитное поле. Взаимодействие между первым магнитным полем и вторым магнитным полем заставляет вращаться ротор и, когда магнитное поле чередуется между парами катушек, двигатель.

Два критических фактора, которые следует учитывать при выборе двигателя переменного тока для применения:

  • Рабочая скорость (в оборотах в минуту): максимальная скорость, которую может достичь двигатель, рассчитывается по следующей формуле: (120 x частота сети переменного тока в Гц) ÷ количество полюсов двигателя
  • Пусковой крутящий момент: крутящий момент, создаваемый двигателем при запуске с нулевой скоростью

Двигатели

постоянного тока используют постоянный ток (DC) с постоянным напряжением для выработки механической энергии.Двигатели постоянного тока состоят из вращающейся обмотки якоря (т. Е. Ротора) и статора возбуждения с обмотками, которые образуют набор неподвижных электромагнитов. Другой ключевой компонент двигателя постоянного тока — это коммутатор, прикрепленный к якорю.

Когда ток течет через двигатель постоянного тока, внутри статора возбуждения и вокруг обмотки якоря создается магнитное поле. Взаимодействие между этими двумя магнитными полями создает электромагнитную силу, которая заставляет якорь вращаться. Коммутатор изменяет направление тока в якорь и тем самым позволяет ему продолжать вращение, пока ток течет через систему.

Двигатели постоянного тока

могут использоваться для создания различных уровней скорости и крутящего момента. Регулировка уровней напряжения, подаваемого на якорь, или статического тока возбуждения изменяет выходную скорость.

И двигатели переменного тока, и двигатели постоянного тока обладают уникальными преимуществами, которые делают их пригодными для различных применений. Ниже мы описываем преимущества, предлагаемые обоими типами двигателей.

К преимуществам двигателей переменного тока относятся:

  • Пониженная потребляемая мощность при запуске
  • Лучший контроль над уровнями пускового тока и ускорением
  • Более широкие возможности настройки для различных требований к конфигурации и изменения требований к скорости и крутящему моменту
  • Повышенная прочность и долговечность

Преимущества двигателей постоянного тока включают:

  • Более простые требования к установке и обслуживанию
  • Более высокая пусковая мощность и крутящий момент
  • Более быстрое время отклика на пуск / остановку и ускорение
  • Более широкий выбор для различных требований к напряжению

Как указано выше, двигатели переменного и постоянного тока подходят для различных применений.В промышленном секторе долговечность, гибкость и эффективность двигателей переменного тока делают их идеальными для использования в различных устройствах, включая бытовые приборы, компрессоры, компьютеры, конвейеры, вентиляторы и другое оборудование HVAC, насосы и транспортное оборудование. Более быстрое время отклика и более стабильные уровни крутящего момента и скорости, предлагаемые двигателями постоянного тока, делают их хорошо подходящими для использования в производственном и производственном оборудовании, лифтах, пылесосах и подъемно-транспортном оборудовании.

Двигатели переменного тока и постоянного тока играют решающую роль в производстве электроэнергии в широком спектре промышленных, коммерческих и жилых помещений.Поскольку оба типа двигателей обладают преимуществами и недостатками, важно понимать разницу между ними, чтобы выбрать подходящий для своего предприятия. Если вам нужна помощь в выборе двигателя переменного или постоянного тока, подходящего для ваших нужд, обратитесь к экспертам компании Renown Electric.

Компания Renown Electric специализируется на ремонте и обслуживании электродвигателей. Обладая почти 40-летним опытом работы с двигателями, мы обладаем знаниями и навыками для ремонта, восстановления или замены двигателей практически для любого применения.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о том, какой двигатель подходит для вашего предприятия.


двигателей постоянного тока против. Двигатели переменного тока: в чем разница?

Споры о двигателях постоянного и переменного тока ведутся уже много лет. Однако большинство людей мало что знают об этой теме, за исключением очевидного факта, что двигатели постоянного и переменного тока различаются по способу питания. Ниже приводится все, что вам нужно знать об этих типах двигателей, что делает их уникальными по сравнению друг с другом и как вы решаете, какой из них вам подходит.

Что такое двигатель постоянного тока?

Двигатели

постоянного тока в основном преобразуют электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию вращения. Вы также можете использовать устройство в обратном направлении, вращая вал двигателя для создания электроэнергии постоянного тока (заставляя устройство работать как генератор).

Однако обратите внимание, что двигатели постоянного тока включают несколько типов, например, бесщеточные двигатели постоянного тока, двигатели постоянного тока с постоянными магнитами и многие другие.

Что такое двигатели переменного тока?

Эти электромагнитные устройства вырабатывают механическую энергию путем преобразования переменного напряжения и тока.Двигатели переменного тока можно разделить на синхронные и асинхронные двигатели. Асинхронные двигатели могут быть либо многофазными, либо однофазными. Синхронные двигатели подразделяются на гистерезисные и противодействующие.

В чем разница между двигателями переменного и постоянного тока?

Магнитное поле

В двигателях переменного тока переменный ток подается на катушки статора, вынуждая их создавать вращающееся магнитное поле (RMF).

Следовательно, RMF генерирует электромагнитное поле (ЭМП) в соответствии с законом индукции Фарадея.Однако обратите внимание, что асинхронные двигатели имеют более высокую синхронную скорость, чем скорость ротора.

В двигателях постоянного тока набор катушек или постоянный магнит создают невращающееся магнитное поле. Весь ток поступает на катушки якоря, что приводит к его вращению.

Контроль скорости

Скорость двигателей постоянного тока регулируется током и напряжением, приложенным к обмоткам или катушкам якоря. Регулировка тока, протекающего в катушках возбуждения, также будет определять скорость устройства.Следовательно, двигатели постоянного тока имеют пропорциональное соотношение скорости и тока.

Скорость двигателей переменного тока регулируется частотой переменного тока, подаваемой на их обмотки статора. Следовательно, скорость будет увеличиваться с увеличением частоты и наоборот. Связь между скоростью и током прямо пропорциональна.

Производительность

Двигатели

постоянного тока имеют решающее значение, когда вам нужно регулировать скорость, в то время как двигатели переменного тока отлично подходят, когда вам нужен переменный крутящий момент и высокая скорость. Однако обратите внимание, что двигатели постоянного тока создают стабильный и постоянный крутящий момент в разных диапазонах скоростей по сравнению с двигателями переменного тока.

Двигатели

переменного тока испытывают скольжение и потери индукционного тока, что приводит к проблемам с эффективностью. Электродвигатели постоянного тока, с другой стороны, на 30% эффективнее, потому что в них используются постоянные магниты. В равной степени обратите внимание, что двигатели постоянного тока не должны создавать электромагнит за счет потребления энергии.

Механизм запуска

Многофазные двигатели переменного тока самозапускаются и не требуют дополнительной электроники для эффективной работы. Двигатели постоянного тока и однофазные двигатели переменного тока требуют какого-либо механизма запуска, который контролирует условия.Например, вы должны контролировать начальное нарастание входного напряжения при включении большого двигателя постоянного тока, чтобы избежать перегорания.

Входная мощность

Источник питания постоянного тока будет подавать однонаправленный ток (без изменения направления со временем) для питания двигателя постоянного тока. Электродвигатели переменного тока, однако, питаются от переменного напряжения и тока, которые меняют направление и амплитуду после завершения длины волны. Таким образом, двигатели переменного тока могут работать от многофазного источника или от однофазного источника.

Позвольте профессионалам позаботиться о ваших промышленных двигателях

Изучение разницы между двигателями постоянного и переменного тока поможет вам выбрать лучший тип двигателя для вашей компании.Однако найм профессионала гарантирует, что ваши производственные возможности будут оптимальными. В Mader Electric у нас есть команда профессионалов с многолетним опытом для обеспечения эффективной работы вашего двигателя и систем управления.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о том, как мы можем помочь вам оптимизировать производство.

Основы двигателей переменного и постоянного тока

Электродвигатели широко используются во всех приложениях автоматизации и движущей силы. Основная цель всех электродвигателей — превращать электрическую энергию в механическую.Часто двигатели вращаются, чтобы обеспечить вращательное движение, при котором крутящий момент и выходная мощность могут механически согласовываться со шкивами и шестернями. Другие двигатели имеют зубчатую передачу на гусеницу, чтобы преобразовать вращательное движение в линейное движение.

Существует большое разнообразие электродвигателей, и правильный выбор электродвигателя определяет разницу между долговечным и эффективным электродвигателем и проблемной и неэффективной машиной. Одной из важных характеристик двигателя является то, работает ли двигатель от переменного (AC) или постоянного (DC) тока.Оба типа двигателей имеют свои преимущества и недостатки, а также некоторые особенности их использования в промышленных условиях.

Двигатели переменного тока

Двигатели

переменного тока могут вращаться, преобразовывая переменный электрический ток во вращающееся магнитное поле. Затем вращающееся магнитное поле используется для вращения ротора, прикрепленного к выходному валу. Затем выходной вал прикрепляется к маховику, кожуху электродвигателя вентилятора и насосу для выполнения полезной работы.

Двигатели переменного тока состоят из нескольких основных частей.Переменный ток поступает в статор, который состоит из витков проволоки. Когда ток меняет направление в статоре, он создает магнитное поле. Статор не движется, но переменный ток, протекающий через него, создает изменяющееся магнитное поле. Магнитное поле давит на ротор, вызывая его вращение и вращающий выходной вал.

На изображении ниже показан двигатель переменного тока с разрезом. Внутри видны статор и его обмотки, а также магниты на роторе.

Разрез двигателя переменного тока.Источник: Бисваруп Гангули

Двигатели постоянного тока

У двигателей постоянного тока

также есть статор, и, как следует из названия, он не движется. Однако в двигателе постоянного тока статор представляет собой набор из двух постоянных магнитов (противоположной полярности) вместо катушки с проводом, используемой двигателем переменного тока. Между двумя постоянными магнитами находится якорь (ротор), состоящий из проволочных петель, намотанных на кусок металла. В конце якоря находится коммуникатор, представляющий собой набор тонких плоских пластин, через которые проходит ток при вращении двигателя.Наконец, источник питания постоянного тока подключен к набору угольных щеток, которые передают ток на коммуникатор.

На рисунке ниже показан якорь небольшого двигателя постоянного тока. Обмотанные провода образуют электромагнит, который отталкивается и притягивается к постоянным магнитам статора. Коммуникатор представляет собой серию плоских медных пластин. Угольные щетки подключаются и отключаются от них, поляризуя различные контуры и заставляя электромагнит менять направление.

Якорь двигателя постоянного тока.Источник: CCA-3.0

При включении источника постоянного тока ток проходит через угольную щетку в коммуникатор, а затем в проволочную петлю. Это создает магнитное поле, которое отталкивается от одного постоянного магнита и притягивается к другому. Когда двигатель вращается, контакт между угольной щеткой и коммуникатором прерывается, а затем снова подключается к противоположной стороне. Это меняет полярность якоря, заставляя его продолжать вращаться.

Сравнение двигателей переменного и постоянного тока

Двигатели переменного тока

отлично подходят для приложений, где может потребоваться регулировка скорости двигателя.Скоростями двигателя переменного тока можно управлять с помощью частотно-регулируемого привода (VFD), где изменение частоты будет изменять скорость двигателя. ЧРП можно точно контролировать с помощью передовых алгоритмов управления, таких как пропорциональное, интегральное и производное (ПИД) управление. Например, представьте сборочную линию, которая должна постоянно запускаться и останавливаться. А теперь представьте, что конвейер несет вертикальные стеклянные бутылки. Запуск и остановку необходимо производить осторожно, чтобы бутылки не опрокидывались.

В целом двигатели переменного тока физически легче по своей мощности.Это связано с тем, что для двигателя постоянного тока эквивалентной мощности требуется большой постоянный магнит для его статора, который тяжелее, чем катушки с проволокой, используемые в статоре двигателя переменного тока.

Двигатели постоянного тока

могут быстро запускаться и обеспечивать высокий пусковой крутящий момент. Это особенно полезно для большого стационарного оборудования. Однако двигатели постоянного тока также используются в устройствах, работающих от батарей, таких как электромобили и портативная электроника. Большинство небольших потребительских товаров с батарейным питанием и подвижными частями содержат электродвигатели постоянного тока.

Есть соблазн использовать двигатели переменного тока для транспортных средств, таких как электромобили и поезда. Их легкий и точный контроль скорости кажется подходящим для транспортной отрасли, где снижение веса означает более длительное время в пути, а регулирование скорости обеспечивает более плавный пуск и остановку. Однако преобразование источника питания постоянного тока (генератор / аккумулятор) в переменный не очень эффективно, а это означает, что некоторые выгоды, полученные за счет снижения веса, в любом случае теряются. Кроме того, по мере совершенствования силовой электроники динамическое торможение и динамическое сопротивление двигателям постоянного тока уменьшили рывки ранних двигателей постоянного тока в транспортной отрасли.На данный момент стандартом является использование двигателей постоянного тока для транспортировки.

Прочие соображения

Многие дети играли в игрушечные машинки, оснащенные небольшими двигателями постоянного тока с питанием от батарей. Эти игрушки не требуют большого крутящего момента для поворота колес. Однако, когда двигатель постоянного тока увеличивается, они вращают гораздо более крупные устройства и требуют высокого пускового момента. Чтобы приспособиться к этому высокому крутящему моменту, двигатель постоянного тока потребляет больше тока.

У этого есть естественный предел, когда двигатель может безопасно потреблять только определенный ток.Чтобы уменьшить эти высокие пусковые токи, последовательно с обмоткой якоря добавлен пускатель. Пускатель добавляет последовательное сопротивление, снижая пусковой ток до безопасного уровня.

Это дополнительное последовательное сопротивление не должно оставаться на месте во время работы в установившемся режиме. К счастью, физика решает эту проблему. Когда якорь вращается внутри магнитного поля, создается напряжение в противоположном направлении, называемое «противоэлектродвижущая сила» или «обратная ЭДС». Оказывается, обратная ЭДС напрямую зависит от скорости якоря, то есть она равна нулю, когда двигатель неподвижен, и увеличивается по мере увеличения скорости двигателя.Обратная ЭДС работает для уменьшения эффективного сопротивления стартера, то есть чем быстрее вращается двигатель, тем ниже сопротивление стартера.

С точки зрения обслуживания самые большие проблемы — это вышедшие из строя обмотки и подшипники вала. Часто это происходит из-за перегрева из-за отсутствия смазки в подшипниках или из-за чрезмерного тока, потребляемого в проводке. Подшипники можно смазывать в рамках регулярного технического обслуживания двигателя, а на более дорогих двигателях акселерометры могут измерять вибрацию.При появлении новой сигнатуры вибрации или избыточной вибрации технические специалисты могут приступить к устранению проблемы. Перегрев провода можно обнаружить на ранней стадии путем измерения и архивирования данных о токе двигателя. Двигатели постоянного тока могут также требовать обслуживания угольных щеток и пружин, которые прижимают угольные щетки к коммуникатору.

Электродвигатели переменного тока

часто можно подключить несколькими способами, в зависимости от того, используются ли они в однофазной или трехфазной конфигурации. Двигатели постоянного тока часто работают по часовой стрелке с одним проводом и против часовой стрелки с другой полярностью, но отдельные двигатели могут отличаться.

Заключительные мысли

Выбор подходящего электродвигателя для конкретного применения требует тщательного обдумывания и некоторого понимания физики электромагнитных полей. Необходимо изучить требования к размеру двигателя, крутящему моменту и скорости и сравнить их с конкретным применением. Это также требует оценки объекта, источника питания и системы управления, необходимой для запуска двигателя.

После выбора и установки двигателя инженеры и техники должны разработать график регулярного технического обслуживания и зарегистрировать данные о состоянии двигателя, чтобы проблемы могли быть обнаружены на раннем этапе.

В чем разница между двигателем постоянного и переменного тока | by Starlight Generator

ДВИГАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Статор электродвигателя переменного тока имеет катушки, которые питаются переменным током и создают вращающееся магнитное поле. Ротор электродвигателя переменного тока вращается внутри катушек электродвигателя и прикреплен к выходному валу, который создает крутящий момент посредством вращающегося магнитного поля. Есть два разных типа электродвигателей переменного тока, и каждый из них использует свой тип ротора.Первый тип двигателя переменного тока называется асинхронным двигателем (также известный как асинхронный двигатель).

Асинхронный двигатель использует магнитное поле на роторе асинхронного двигателя, которое создается индуцированным током. Другой тип двигателя переменного тока называется синхронным двигателем и вращается точно с частотой питания или с частотой, кратной частоте питания.

Синхронный двигатель может работать с точной частотой питающей сети, поскольку он не реагирует на индукцию.Магнитное поле синхронного двигателя создается током, подаваемым через контактные кольца или постоянный магнит. Синхронные двигатели работают быстрее, чем асинхронные, потому что скорость уменьшается из-за скольжения асинхронного двигателя.

ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Электродвигатели постоянного тока питаются от источника постоянного тока (DC) и представляют собой машины с механической коммутацией. Электродвигатели постоянного тока имеют индуцированную напряжением вращающуюся обмотку якоря и невращающуюся обмотку каркаса поля якоря, которая представляет собой статическое поле или постоянный магнит.

В электродвигателях постоянного тока

используются различные соединения обмотки возбуждения и якоря для обеспечения различного регулирования скорости и крутящего момента. В отличие от электродвигателей переменного тока, скорость электродвигателя постоянного тока можно регулировать внутри обмотки, изменяя напряжение, подаваемое на якорь электродвигателя постоянного тока, или регулируя ток корпуса возбуждения.

Большинство современных электродвигателей постоянного тока производятся для управления с помощью промышленных электронных приводов постоянного тока. Электродвигатели постоянного тока по-прежнему используются во многих сферах по всему миру, например, в бумагоделательных машинах и сталепрокатных станках.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Двигатели постоянного тока обычно используются в приложениях, где требуется внешнее управление скоростью двигателя. Двигатели переменного тока лучше всего работают в приложениях, где требуются характеристики мощности в течение продолжительных периодов времени. Все двигатели постоянного тока однофазные, но двигатели переменного тока могут быть однофазными или трехфазными.

Двигатели

переменного и постоянного тока используют тот же принцип использования обмотки якоря и магнитного поля, за исключением двигателей постоянного тока, якорь вращается, а магнитное поле не вращается.В двигателях переменного тока якорь не вращается, а магнитное поле постоянно вращается.

В некоторых приложениях сегодня электродвигатели постоянного тока заменены объединением электродвигателя переменного тока с электронным регулятором скорости, известным как частотно-регулируемый привод. Электродвигатели постоянного тока заменяются электродвигателем переменного тока и электронным регулятором скорости, поскольку это более экономичное и менее дорогое решение.

Электродвигатели постоянного тока

имеют много движущихся частей, замену которых дорого, а ремонт электродвигателя постоянного тока обычно дороже, чем использование нового электродвигателя переменного тока с электронным контроллером .

Что касается технического обслуживания, то чаще всего используются электродвигатели переменного тока, поскольку доступность источника питания переменного тока для электродвигателей постоянного тока постоянно возникает из-за проблем с техническим обслуживанием.

Преимущества двигателя постоянного тока:

1. Характеристики пуска и регулирования скорости хорошие, диапазон регулирования скорости широкий и плавный, устойчивость к перегрузкам высока, а электромагнитные помехи небольшие;

2. Двигатель постоянного тока имеет хорошие пусковые характеристики и характеристики регулирования скорости;

3, крутящий момент двигателя постоянного тока относительно велик

4, обслуживание относительно дешевое;

5.Двигатель постоянного тока более энергосберегающий и экологически чистый, чем двигатель переменного тока.

Недостатки двигателя постоянного тока:

1, производство двигателя постоянного тока дороже, есть угольные щетки;

2. По сравнению с асинхронными двигателями, двигатели постоянного тока имеют сложную конструкцию, неудобны в использовании и обслуживании и требуют источников питания постоянного тока;

3. Сложная конструкция ограничивает дальнейшее уменьшение объема и веса двигателя постоянного тока, особенно скользящий контакт между щеткой и коммутатором вызывает механический износ и искры, из-за чего двигатель постоянного тока имеет много неисправностей, низкую надежность, короткое замыкание. жизнь и обслуживание.Объем работ по обслуживанию велик.

4. Реверсивная искра вызывает не только электрическую коррозию коммутатора, но также является источником радиопомех, которые оказывают вредное воздействие на окружающее электрическое оборудование. Чем больше мощность двигателя и чем выше скорость, тем серьезнее проблема. Следовательно, щетка и коммутатор обычного двигателя постоянного тока ограничивают развитие двигателя постоянного тока высокой скоростью и большой мощностью.

Что такое асинхронные двигатели? (с изображением)

Электродвигатели бывают разных типов и размеров.Электродвигатели можно разделить на два типа: двигатели переменного тока (AC) и двигатели постоянного тока (DC). Электродвигатель переменного тока требует переменного тока, а двигатель постоянного тока требует постоянного тока.

Двигатели

переменного тока подразделяются на однофазные и трехфазные. Однофазное электропитание переменного тока — это то, что обычно подается в доме. Трехфазное электрическое питание обычно доступно только при заводских настройках.Наиболее распространенный однофазный двигатель переменного тока известен как универсальный двигатель, поскольку он также может работать с постоянным током.

Этот тип двигателя очень неэффективен, но его можно сделать очень недорого.Он также используется почти исключительно для двигателей переменного тока малой мощности. Другое преимущество, которое он имеет, заключается в том, что скорость вращения двигателя можно легко изменить. Этот тип двигателя обычно используется в миксерах, ручных дрелях и в любых других приложениях, требующих переменной скорости, низкой стоимости и небольших размеров.

Для более крупных однофазных двигателей переменного тока используется электрический компонент, известный как конденсатор, для создания второй фазы из однофазного переменного тока.Этот тип двигателя известен как асинхронный двигатель, и существует два основных типа: двигатель с конденсаторным пуском и двигатель с конденсаторным запуском. Это взаимодействие между двумя фазами двигателя этого типа, которое заставляет его вращаться.

Это введение второй фазы устраняет необходимость в щетках, используемых в универсальном двигателе переменного тока.Это значительно увеличивает как эффективность двигателя, так и срок его службы, поскольку щетки являются основным источником износа и отказов. Этот тип двигателя представляет собой двигатель с фиксированной скоростью, и он обычно используется в качестве привода для компрессоров холодильников, промышленных воздушных компрессоров и для других общих целей.

Двигатели переменного тока

обычно измеряются в лошадиных силах.Наиболее распространены так называемые двигатели с дробной мощностью, например, 1/2 или 1/4 лошадиные силы. Моторы большего размера обычно можно найти только на заводах, где они могут иметь мощность в несколько тысяч лошадиных сил.

Существуют также различные номинальные скорости для двигателей переменного тока, при этом скорость обычно указывается в оборотах в минуту (об / мин) при отсутствии нагрузки.По мере того, как двигатель нагружен, скорость замедляется. Когда он работает с номинальной потребляемой мощностью, скорость вала, измеренная в об / мин, является скоростью при полной нагрузке. Если электродвигатель нагружен слишком сильно, вал электродвигателя остановится, что известно как скорость остановки, и ее следует избегать. Все эти скорости обычно указаны в спецификации двигателя.

Прежде чем потребитель заказывает двигатель переменного тока, он или она должны определить требуемый тип монтажа, пусковой крутящий момент, требуемый тип корпуса и тип необходимой выходной мощности вала.В каждой из этих категорий есть много вариантов. Если покупателю просто нужно заменить существующий двигатель, который вышел из строя, продавец может помочь ему или ей найти прямую замену.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.