Электромотор принцип работы: типы, устройство, принцип работы, параметры, производители — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Принцип работы электродвигателя переменного тока, устройство электромотора.

Электрические двигатели – это силовые машины, применяющиеся для превращения электрической энергии в механическую. Общая классификация разделяет их по типу питающего тока на двигатели постоянного и переменного тока. В статье ниже рассматриваются электрические двигатели со спецификацией под переменный ток, их виды, отличительные характеристики и преимущества.

Для общей информации, рекомендуем прочитать нашу отдельную статью о принципах работы электродвигателей.

Содержание:

Принцип преобразования энергии
Виды двигателей и их устройство
- Асинхронные
- Синхронные
История изобретения
Подключение к однофазным и трехфазным источникам питания
Преимущества и недостатки электрических двигателей переменного тока
Применение

Электродвигатель переменного тока промышленного типа

Принцип преобразования энергии

Среди электрических двигателей, применяемых во всех отраслях промышленности и бытовых электроприборах, наибольшее распространение имеют двигатели переменного тока.

Они встречаются практически в каждой сфере жизнедеятельности – от детских игрушек и стиральных машин до автомобилей и мощных производственных станков.

Принцип работы всех электрических двигателей основывается на законе электромагнитной индукции Фарадея и законе Ампера. Первый из них описывает ситуацию, когда на замкнутом проводнике, находящемся в изменяющемся магнитном поле, генерируется электродвижущая сила. В двигателях это поле создается через обмотки статора, по которым протекает переменный ток. Внутри статора (представляющего собой корпус устройства) находится подвижный элемент двигателя – ротор. На нем и возникает ток.

Вращение ротора объясняется законом Ампера, который утверждает, что на электрические заряды, протекающие по проводнику, находящемуся внутри магнитного поля, действует сила, движущая их в плоскости, перпендикулярной силовым линиям этого поля. Проще говоря, проводник, которым в конструкции двигателя является ротор, начинает вращаться вокруг своей оси, а закрепляется он на валу, к которому подключаются рабочие механизмы оборудования.

Виды двигателей и их устройство

Электрические двигатели переменного тока имеют различное устройство, благодаря которому можно создавать машины с одинаковой частотой вращения ротора относительно магнитного поля статора, и такие машины, где ротор «отстает» от вращающегося поля. По данному принципу эти двигатели разделяют на соответствующие типы: синхронные и асинхронные.

Асинхронные

Основу конструкции асинхронного электродвигателя составляет пара важнейших функциональных частей:

Статор – блок цилиндрической формы, сделанный из листов стали с пазанми для укладки токопроводящих обмоток, оси которых располагаются под углом 120˚ относительно друг друга. Полюса обмоток уходят на клеммную коробку, где подключаются разными способами, в зависимости от необходимых параметров работы электродвигателя.
Ротор. В конструкции асинхронных электродвигателей используются роторы двух видов:
- Короткозамкнутый. Называется так, потому что изготавливается из нескольких алюминиевых или медных стержней, накоротко замкнутых с помощью торцевых колец. Эта конструкция, представляющая собой токоповодящую обмотку ротора, называется в электромеханике «беличьей клеткой».
- Фазный. На роторах данного типа устанавливается трехфазная обмотка, похожая на обмотку статора. Чаще всего концы её проводников идут в клеммную площадку, где соединяются «звездой», а свободные концы подключаются к контактным кольцам. Фазный ротор позволяет с помощью щеток добавить в цепь обмотки добавочный резистор, позволяющий изменять сопротивление для уменьшения пусковых токов.

Работа асинхронных электрических двигателей основывается на законе электромагнитной индукции, утверждающем, что электродвижущая сила может возникнуть лишь в условиях разности скоростей вращения ротора и магнитного поля статора. Таким образом, если бы эти скорости были равны, ЭДС не могла бы появиться, но воздействие на вал таких «тормозящих» факторов, как нагрузка и трение подшипников, всегда создает достаточные для работы условия.

Синхронные

Конструкция синхронных электродвигателей переменного тока несколько отлична от устройства асинхронных аналогов. В этих машинах ротор крутится вокруг своей оси со скоростью, равной скорости вращения магнитного поля статора. Ротор или якорь этих устройств тоже оснащается обмотками, которые одними концами подключены друг к другу, а другими – к вращающемуся коллектору. Контактные площадки на коллекторе смонтированы так, что в определенный момент времени возможна подача питания через графитовые щетки лишь на два противоположных контакта.

Принцип работы синхронных электродвигателей:

При взаимодействии магнитного потока в обмотке статора с током ротора возникает вращающий момент.

Направление движения магнитного потока изменяется одновременно с направлением переменного тока, благодаря чему сохраняется вращение выходного вала в одну сторону.
Настройка нужной частоты вращения осуществляется регулировкой входящего напряжения. Чаще всего, в быстроходном оборудовании, например, перфораторах и пылесосах, эту функцию выполняет реостат.

Чаще всего причинами выхода синхронных электродвигателей из строя является:

износ графитовых щеток или ослабление прижимной пружины;

износ подшипников вала;
загрязнение коллектора (чистится наждачной бумагой или спиртом).

Трехфазный генератор переменного тока

История изобретения

Изобретение простейшего способа преобразования энергии из электрической в механическую принадлежит Майклу Фарадею. В 1821 году этот великий английский ученый провел эксперимент с проводником, опущенным в сосуд с ртутью, на дне которого лежал постоянный магнит. После подачи электричества на проводник он приходил в движение, вращаясь соответственно силовым линиями магнитного поля. В наши дни этот опыт часто проводят на уроках физики, заменяя ртуть рассолом.

После подачи тока на колеса, в результате его взаимодействия с магнитными полями, колеса начинают вращаться. Во время опытов ученый установил, что направление вращения можно изменить, поменяв полярность (перестановкой магнитов или контактов). Практического применения «колесо Барлоу», но сыграло важную роль в изучении взаимодействия магнитных полей и заряженных проводников.

Первый рабочий образец устройства, ставшего прародителем современных двигателей, был создан русским физиком Борисом Семеновичем Якоби в 1834 году. Принцип использования вращающегося ротора в магнитном поле, продемонстрированный в этом изобретении, практически в неизменном виде применяется современных двигателях постоянного тока.

В 1889 году русский электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский усовершенствовал изобретение Теслы для работы в трехфазной сети, благодаря чему смог создать первый асинхронный двигатель переменного тока мощностью более 100 Вт. Ему же принадлежит изобретение используемых сегодня способов подключения фаз в трехфазных электродвигателях: «звезда» и «треугольник», пусковых реостатов и трехфазных трансформаторов.

Система переменного тока, предложенная Вестингаузом

Подключение к однофазным и трехфазным источникам питания

По типу питающей сети электродвигатели переменного тока классифицируют на одно- и трехфазные.

Подключение асинхронных однофазных двигателей осуществляет очень легко – для этого достаточно подвести к двум выходам на корпусе фазный и нулевой провод однофазной 220В сети. Синхронные двигатели тоже можно запитывать от сети данного типа, однако подключение немного сложнее – необходимо соединить обмотки ротора и статора так, чтобы их контакты однополюсного намагничивания были расположены напротив друг друга.

Подключение к трехфазной сети представляется несколько более сложным. В первую очередь, следует обратить внимание, что клеммная коробка содержит 6 выводов – по паре на каждую из трех обмоток. Во-вторых, это дает возможность использовать один из двух способов подключения («звезда» и «треугольник»). Неправильное подключение может привести в поломке двигатель от расплавления обмоток статора.

Главное функциональное отличие «звезды» и «треугольника» заключается в различном потреблении мощности, что сделано для возможности включения машины в трехфазные сети с различным линейным напряжением — 380В или 660В. В первом случае следует соединять обмотки по схеме «треугольник», а во втором – «звездой». Такое правило включения позволяет в обоих случаях иметь напряжение 380В на обмотках каждой фазы.

На панели подключения выводы обмоток располагаются таким образом, чтобы перемычки, используемых для включения, не перекрещивались между собой. Если коробка выводов двигателя содержит только три зажима, значит, он рассчитан для работы от одного напряжения, которое указано в технической документации, а обмотки соединены между собой внутри устройства.

Преимущества и недостатки электрических двигателей переменного тока

В наши дни среди всех электродвигателей устройства для переменного тока занимают лидирующую позицию по объему использования в силовых установках. Они обладают низкой себестоимостью, простой в обслуживании конструкцией и КПД не менее 90%. Кроме того, их устройство позволяет плавно изменять скорость вращения, не прибегая к помощи дополнительного оборудования вроде коробок передач.

Применение

На сегодняшний день электродвигатели со спецификацией на переменный ток распространены во всех сферах промышленности и жизнедеятельности. На электростанциях они устанавливаются в качестве генераторов, используются в производственном оборудовании, автомобилестроении и даже бытовой технике. Сегодня в каждом доме можно встретить как минимум одно устройство с электрическим двигателем переменного тока, например, стиральную машину. Причины столь большой популярности заключаются в универсальности, долговечности и легкости обслуживания.

Среди асинхронных электрических машин наибольшее распространение получили устройства с трехфазной спецификацией. Они являются наилучшим вариантом для использования во многих силовых агрегатах, генераторах и высокомощных установках, работа которых связана с необходимостью контроля скорости вращения вала.

Как работают двигатели постоянного и переменного тока

Содержание

Принцип работы электродвигателя
Устройство и принцип действия электродвигателя постоянного тока
Классификация электродвигателей
Двигатели постоянного тока
Двигатели пульсирующего тока
Двигатели переменного тока (ПТ)
Универсальный коллекторный электродвигатель (УКД)
Синхронный электродвигатель возвратно-поступательного движения
Использование асинхронных двигателей в однофазной цепи
УКД: принцип работы и характеристики
Синхронный принцип работы электродвигателя
Электродвигатель у бактерий
Формула мощности трехфазного двигателя
Видео
Принцип работы электродвигателя
Как устроен классический электродвигатель
Основные типы электродвигателей
Особенности работы электромоторов постоянного тока
Принцип работы электродвигателя переменного тока
Как действуют асинхронные электромоторы
Конструкция асинхронного двигателя
Принцип действия и устройство электродвигателя
Видео

Принцип работы электродвигателя

Одними из основных потребителей электроэнергии на производстве являются электромоторы. Электрический ток, поданный на такую машину, заставляет её работать. Это явление превращения электричества во вращение вала двигателя в сотни раз повысило эффективность технологического процесса. Как устроены электродвигатели, станет понятно после изучения их устройства.

Устройство и принцип действия электродвигателя постоянного тока

Машины, осуществляющие свою работу при присоединении к ним тока, не меняющего свою полярность, называют машинами постоянного тока. Они превращают электричество в механическую энергию.

Принцип работы электродвигателя всякой конструкции опирается на использование закона электромагнитной индукции и явления самоиндукции.

Информация. В замкнутом контуре или рамке, помещённой в магнитное поле (МП) постоянных магнитов, возникает электродвижущая сила (ЭДС). Это происходит в результате пронизывания рамки электромагнитными линиями МП, если крутить магниты или саму рамку.

В основе работы электродвигателя лежит образование крутящего момента при подаче напряжения на катушки якоря. Его ещё называют синхронным двигателем постоянного тока (ДПТ). Устройство простейшей машины вмещает в себя:

Внимание! У такого двигателя две «мёртвые точки» (крайние положения). В этих точках невозможно самозапускание, а крутящий момент такого ДПТ неравномерен.

Статор, он же – индуктор, располагает в основном двумя парами основных полюсов. В случае необходимости на нём устанавливают добавочные. Это улучшает переключение на коллекторе якоря.

Ротор, он же – якорь, должен иметь как минимум три зубца, чтобы двигатель мог сам запускаться из каждой точки. При этом в зону подключения стабильно попадает один из зубцов.

На щёточно-коллекторный узел выведены все катушки якоря, какие есть. Коллектор является кольцом из изолированных ламелей (пластин), размещённых по длине оси ротора. По ним скользят щётки и подают или снимают напряжение.

Важно! Двигатель вращается благодаря силе Ампера, которая действует на проводник, находящийся в МП, когда в нём протекает электрический ток. При этом источник тока должен поддерживать его неизменное значение.

Все ДПТ обладают свойствами саморегулирования, поддерживая вращающий момент равным моменту сопротивления на валу. Это происходит автоматически, и частота вращения постоянна.

Классификация электродвигателей

Электрические машины можно разбить на две группы, обращая внимание на особенности образования момента вращения: магнитоэлектрические и гистерезисные. Вторая группа применяется редко, у них вращение происходит за счёт перемагничивания ротора.

Магнитоэлектрические моторы подразделяются по роду тока на модели:

Универсальными моторы называются, потому что могут потреблять для работы, как постоянный, так и переменный ток.

Двигатели постоянного тока

Несмотря на то, что такие моторы могут питаться, как постоянным, так и переменным током, в основном на их обмотки подают постоянное напряжение.

Внимание! Способ переключения фаз позволяет разделять ДПТ на коллекторные и вентильные. Присутствие обратных связей по току, напряжению и скорости допускает наличие регулируемого электропривода.

Коллекторные машины имеют проблемное место: щёточно-коллекторный узел (ЩКУ), который создаёт сложность в облуживании и некоторую ненадёжность в работе.

Вентильные электромоторы лишены коллектора, фазы переключает инвертор (электронный блок). У таких машин возможна обратная связь через датчик позиции ротора.

Двигатели пульсирующего тока

Подобные аппараты используются на электровозах. Питание мотора осуществляется от пульсирующего тока. От ДПТ их конструктивно отличает следующее:

К сведению. Такой ток получается в результате сложения двух токов: постоянного и переменного, потому имеет обе составляющие. Он не меняет направления, а пульсирует, кратковременно меняя значения от максимума до минимума и не во всех случаях до нуля.

Двигатели переменного тока (ПТ)

По способу работы такие машины делятся на двигатели: синхронные и асинхронные.

Почему синхронные? Потому что скорость ротора и скорость вращающегося в статоре МП абсолютно совпадают. У асинхронных моторов скорость вращения МП в статоре выше, чем у ротора.

Универсальный коллекторный электродвигатель (УКД)

Такой тип применяется в электроинструментах: это отрезная машинка, дрель, триммер и др. Незаменим там, где нужны высокие обороты (выше 3000 об./мин.), маленькие размеры и небольшой вес. Двигатель работает от обоих видов тока и обладает последовательно включённой обмоткой возбуждения. В электронную схему входит линейный преобразователь напряжения.

Внимание! При использовании постоянного тока напряжением 220В обмотка возбуждения подключается полностью, при переменном токе и аналогичном напряжении включение частичное.

Синхронный электродвигатель возвратно-поступательного движения

Принцип действия электродвигателя заключается в том, что на штоке, который движется, установлены магниты постоянной природы. В корпус мотора вмонтирован магнитопровод с катушками, на которые подаётся ПТ. Катушки установлены так, что создаваемое ими МП заставляет двигаться шток туда-сюда.

Использование асинхронных двигателей в однофазной цепи

Отличительной чертой при запуске такого мотора является ручное включение. Это вызвано наличием пусковой обмотки или фазосдвигающей цепи. В отличие от трёхфазного собрата, который запускается автоматически, за счёт сдвига трёх фаз, однофазному нужен начальный толчок.

К сведению. Можно включить и трёхфазный асинхронный мотор в сеть 220 В. При этом обмотки соединяются в «звезду» или «треугольник». Концы двух обмоток подсоединяют к сети, конец третьей – через последовательно присоединённый пусковой конденсатор большой ёмкости кратковременно (во избежание сгорания) подключают к одной из них.

Чтобы повысить мощность электродвигателя, формула которого включает в себя cosϕ, коэффициент мощности, следовательно, и коэффициент полезного действия (КПД), в цепь включают рабочую ёмкость. Она включена постоянно. Так, трёхфазный двигатель на 2 квт, при включении подобным образом, будет отдавать только 45-60% заявленной мощности. Мощность любого трехфазного двигателя по формуле вычислить несложно.

УКД: принцип работы и характеристики

Это однофазные двигатели, работающие на высоких оборотах при любом типе подводимого электричества.

Ответ на вопрос, почему такое устройство работает от переменного тока, заключается в том, что направление вращающего момента не меняется. Полярность полюсов статора меняется практически одновременно с изменением токового направления в якорной обмотке.

Важно! Для этого применяют последовательное возбуждение двигателя. Следовательно, ток возбуждения и ток якоря – один и тот же.

Потому при смене положительных и отрицательных полупериодов практически одновременно изменяются и ток в якорной обмотке Iа, и магнитный поток Ф.

Синхронный принцип работы электродвигателя

Особенности синхронной работы моторов зависят от того, какой двигатель рассматривается. Они бывают:

Есть гибридные модели: реактивные с ПМ и реактивно-гистерезисные.

Независимо от того, какие двигатели рассматривать, условие синхронности базируется на взаимодействии МП полюсов индуктора (статора) и МП якоря.

К сведению. Если конструктивное строение обратить (расположить якорь и индуктор наоборот), то синхронный двигатель превращается в генератор.

Двигатель работает следующим образом: постоянный ток прикладывается к обмотке возбуждения (от внешнего источника питания), а переменный – к трёхфазной обмотке якоря. Якорная обмотка создаёт вращающееся МП, которое вступает во взаимосвязь с МП обмотки возбуждения. Результат – электромагнитный момент, вращающий ротор.

Электродвигатель у бактерий

Вращение жгутика у бактерии выполняется молекулярным двигателем. Он состоит из некоторого количества молекул, которые преобразуют электроток, создаваемый движением протонов, в энергию вращения жгутика бактерии.

Формула мощности трехфазного двигателя

Для того чтобы определить мощность двигателя, формула выглядит так:

Составляющие формулы:

Если величина Iн неизвестна, ее нужно найти, применив соответствующую формулу.

Асинхронные двигатели, используемые для трёхфазной сети, – наиболее стабильные и надёжные машины. Однако частотный предел переменного тока 50 Гц не позволяет им развивать скорость вращения более 3000 об./мин. Поэтому универсальные коллекторные ДПТ – эффективный выход для механических процессов, требующих от мотора способности вращать вал с более высокой частотой.

Видео

Источник

Принцип работы электродвигателя

В настоящее время существует множество устройств, способных преобразовывать различные виды энергии. Среди них ведущее место занимают различные типы электродвигателей, преобразующих энергию электрического тока во вращательное движение вала. Механизмы с электродвигателями получили широкое распространение в промышленности и в быту. Для того чтобы наиболее эффективно использовать эти устройства, необходимо понимать принцип работы электродвигателя.

Как устроен классический электродвигатель

Каждый такой агрегат по своей сути является своеобразной технико-механической системой, с основной функцией, направленной на трансформацию электрической энергии во вращательное движение вала. Физическое действие двигателей основано на всем известном явлении электромагнитной индукции. В состав электромотора входят статор и ротор, которые соответственно являются неподвижной и движущейся частью.

Когда электрический мотор, в том числе и с короткозамкнутым ротором, присоединяется к источнику питания, статорные и роторные поля начинают взаимодействовать между собой. Это приводит к возникновению момента вращения, вызывающего движение роторного вала агрегата. В свою очередь, энергия вращающегося вала подается к рабочему органу всего технического устройства, составной частью которого является тот или иной двигатель.

В процессе преобразования электричества в механическое движение, возникают определенные энергетические потери. Это связано с силой трения, намагничиванием сердечников, нагревом проводниковых элементов и другими факторами. На КПД электродвигателя оказывает влияние даже сопротивление воздуха деталям, находящимся в движении.

Тем не менее, благодаря современным технологиям, коэффициент полезного действия агрегатов нового поколения может доходить до 90%. Кроме того, эти устройства отличаются экологической чистотой и высокими эксплуатационными характеристиками.

Основные типы электродвигателей

Существуют различные типы и модификации электрических двигателей, отличающихся типом питания, напряжением, пределом мощности, количеством оборотов в минуту. Они могут быть с фазным или с короткозамкнутым ротором. Эти показатели считаются основными, однако во многих случаях особое значение придается размерам и массе, а также энергетическим показателям.

Классификация основных типов электродвигателей выглядит следующим образом:

Особенности работы электромоторов постоянного тока

Основной действующий принцип работы электродвигателя постоянного тока состоит в следующих процессах. К обмотке возбуждения, называемой также индукторной обмоткой, осуществляется подача постоянного тока. В результате, создается постоянное магнитное поле, используемое для возбуждения. В моторах с использованием постоянных магнитов, создание поля происходит под их воздействием.

Поступление постоянного тока происходит и в якорную обмотку. Здесь он попадает под влияние магнитного поля, созданного статором, создавая момент вращения. В результате такого воздействия, ротор совершает поворот на 90 градусов, затем его обмотки вновь коммутируются и вращающиеся движения продолжаются.

Двигатели, работающие на постоянном токе классифицируются в соответствии со способом возбуждения:

Устройство и принцип работы мотора постоянного тока зависит от многих факторов. Если подключение выполнено напрямую, то во время пуска якорный ток многократно превышает номинальное значение. Для выравнивания этих величин в цепь с якорем устанавливается пусковое сопротивление, выполненное в виде реостата. Плавность в время пуска обеспечивается ступенчатой конструкцией этого устройства. На первом этапе оказываются включены все ступени и сопротивление достигает максимального значения.

По мере того как двигатель разгоняется, возникает сила, противоположная ЭДС. Она постепенно возрастает, а якорный ток снижается за счет последовательного выключения ступеней. Подача электроэнергии на якорь и обмотки возбуждения может быть отрегулирована тиристорными преобразователями, известными как приводы постоянного тока.

Принцип работы электродвигателя переменного тока

Основным отличием этих агрегатов от других устройств считается возможность трансформации электрической энергии в механическую и обратно. Вращательное движение вызывают взаимодействующие магнитные поля. Одно из них относится к категории динамического или вращающегося, а другое считается статическим или постоянным, статическим. В результате их взаимодействия, вал электродвигателя начинает вращаться.

На каждом статоре электромотора наматываются обмотки в количестве трех. К каждой из них соответственно подключаются три фазы. Трехфазный ток характеризуется плавно изменяющимися параметрами напряжения и тока, течение которых имеет вид синусоидального графика. Максимальная мощность в обмотке плавно перетекает из одной ее точки в другую. На концах синусоиды, расположенных на максимальном удалении, значение этой мощности будет наименьшим.

Когда напряжение с трех фаз подается к обмоткам статора, это приводит к образованию магнитного поля, вращающегося с такой же частотой, как и в сети, то есть, 50 Гц. Внутри статора расположен ротор, в котором также образуется магнитное поле. Оно отталкивается от поля статора и создает момент вращения. В общих чертах это принцип работы большинства аналогичных технических устройств.

Как действуют асинхронные электромоторы

Среди всех агрегатов переменного тока, чаще всего во многих сферах используются асинхронные двигатели трехфазного тока. Общий принцип работы асинхронного мотора очень простой и будет рассмотрен ниже. Их количество составляет примерно 90% от всех выпускаемых изделий этого типа. Данные устройства широко используются в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и многих других областях.

Агрегаты асинхронного типа также, как и другие, выпускаются и используются для трансформации переменного тока в механическую работу вала. Если объяснять по-простому, для чайников, понятие асинхронный возникло из-за разницы, возникающей между частотами, с которыми вращаются магнитные поля статоров и роторов. Частота у статора во всех случаях превышает частоту вращения ротора.

Конструкция асинхронного двигателя

В конструкцию асинхронного электродвигателя входят две основные детали – статор и ротор.

Для изготовления статора используются стальные листы, а сам он имеет форму цилиндра. В пазы конструкции укладываются обмотки из медных проводников. Их оси сдвинуты в пространстве относительно друг друга на 120 градусов. Соединение между собой концов каждой обмотки осуществляется по разным вариантам – в виде звезды или треугольником.

Роторные части асинхронных моторов изготавливаются в двух вариантах. В первом случае это изделия с короткозамкнутым ротором, собираемым в форме сердечника из стальных пластинок. В его пазы заливается алюминий в расплавленном виде, что приводит к образованию стержней, коротко замкнутых с торцевыми кольцами. В агрегатах повышенной мощности алюминиевый расплав по технологии заменяется медью.

Второй вариант представляет собой фазный ротор, имеющий такую же трехфазную обмотку, аналогичную обмотке у статора. Как правило, соединение обмоток в этом случае осуществляется звездой, а их свободные концы соединяются с контактными кольцами. Эти же кольца соединяются со щетками, обеспечивающими использование добавочного резистора. Данный элемент уменьшает слишком высокое значение пусковых токов.

Когда к обмотке трехфазного статора подается напряжение, во всех фазах возникает магнитный поток, изменяющийся с такой же частотой, как и в поступающем напряжении. У всех магнитных потоков имеется сдвиг на 120 градусов по отношению друг к другу. В результате образуется общий магнитный поток, который и обеспечивает собственное вращение. Он оказывает влияние на проводники роторных обмоток и создает в них ЭДС.

Образовавшийся ток начинает взаимодействовать с магнитным потоком статора, что, в результате, приводит к возникновению пускового момента электромотора. То есть, ротор устремляется к повороту в том же самом направлении, в каком осуществляется вращение магнитного поля статора. После того как пусковой момент превысит тормозной момент ротора, вал двигателя начнет вращаться.

Тяговый электродвигатель: назначение и применение

Виды электродвигателей: устройство, принцип работы

Подключение асинхронного электродвигателя

Схема реверса электродвигателя с магнитным пускателем

Источник

Любой электрический двигатель предназначен для совершения механической работы за счет расхода приложенной к нему электроэнергии, которая преобразуется, как правило, во вращательное движение. Хотя в технике встречаются модели, которые сразу создают поступательное движение рабочего органа. Их называют линейными двигателями.

В промышленных установках электромоторы приводят в действие различные станки и механические устройства, участвующие в технологическом производственном процессе.

Внутри бытовых приборов электродвигатели работают в стиральных машинах, пылесосах, компьютерах, фенах, детских игрушках, часах и многих других устройствах.

Основные физические процессы и принцип действия

На движущиеся внутри магнитного поля электрические заряды, которые называют электрическим током, всегда действует механическая сила, стремящаяся отклонить их направление в плоскости, расположенной перпендикулярно ориентации магнитных силовых линий. Когда электрический ток проходит по металлическому проводнику или выполненной из него катушке, то эта сила стремится подвинуть/повернуть каждый проводник с током и всю обмотку в целом.

На картинке ниже показана металлическая рамка, по которой течет ток. Приложенное к ней магнитное поле создает для каждой ветви рамки силу F, создающую вращательное движение.

Это свойство взаимодействия электрической и магнитной энергии на основе создания электродвижущей силы в замкнутом токопроводящем контуре положено в работу любого электродвигателя. В его конструкцию входят:

обмотка, по которой протекает электрический ток. Ее располагают на специальном сердечнике-якоре и закрепляют в подшипниках вращения для уменьшения противодействия сил трения. Эту конструкцию называют ротором;

статор, создающий магнитное поле, которое своими силовыми линиями пронизывает проходящие по виткам обмотки ротора электрические заряды;

корпус для размещения статора. Внутри корпуса сделаны специальные посадочные гнезда, внутри которых вмонтированы внешние обоймы подшипников ротора.

Упрощенно конструкцию наиболее простого электродвигателя можно представить картинкой следующего вида.

При вращении ротора создается крутящий момент, мощность которого зависит от общей конструкции устройства, величины приложенной электрической энергии, ее потерь при преобразованиях.

Величина максимально возможной мощности крутящего момента двигателя всегда меньше приложенной к нему электрической энергии. Она характеризуется величиной коэффициента полезного действия.

По виду протекающего по обмоткам тока их подразделяют на двигатели постоянного или переменного тока. Каждая из этих двух групп имеет большое количество модификаций, использующих различные технологические процессы.

Электродвигатели постоянного тока

У них магнитное поле статора создается стационарно закрепленными постоянными магнитами либо специальными электромагнитами с обмотками возбуждения. Обмотка якоря жестко вмонтирована в вал, который закреплен в подшипниках и может свободно вращаться вокруг собственной оси.

Принципиальное устройство такого двигателя показано на рисунке.

На сердечнике якоря из ферромагнитных материалов расположена обмотка, состоящая из двух последовательно соединенных частей, которые одним концом подключены к токопроводящим коллекторным пластинам, а другим скоммутированы между собой. Две щетки из графита расположены на диаметрально противоположных концах якоря и прижимаются к контактным площадкам коллекторных пластин.

На нижнюю щетку рисунка подводится положительный потенциал постоянного источника тока, а на верхнюю — отрицательный. Направление протекающего по обмотке тока показано пунктирной красной стрелкой.

Ток вызывает в нижней левой части якоря магнитное поле северного полюса, а в правой верхней — южного (правило буравчика). Это приводит к отталкиванию полюсов ротора от одноименных стационарных и притяжению к разноименным полюсам на статоре. В результате приложенной силы возникает вращательное движение, направление которого указывает коричневая стрелка.

При дальнейшем вращении якоря по инерции полюса переходят на другие коллекторные пластины. Направление тока в них изменяется на противоположное. Ротор продолжает дальнейшее вращение.

Простая конструкция подобного коллекторного устройства приводит к большим потерям электрической энергии. Подобные двигатели работают в приборах простой конструкции или игрушках для детей.

Электродвигатели постоянного тока, участвующие в производственном процессе, имеют более сложную конструкцию:

обмотка секционирована не на две, а на большее количество частей;

каждая секция обмотки смонтирована на своем полюсе;

коллекторное устройство выполнено определенным количеством контактных площадок по числу секций обмоток.

В результате этого создается плавное подключение каждого полюса через свои контактные пластины к щеткам и источнику тока, снижаются потери электроэнергии.

Устройство подобного якоря показано на картинке.

У электрических двигателей постоянного тока можно реверсировать направление вращения ротора. Для этого достаточно изменить движение тока в обмотке на противоположное сменой полярности на источнике.

Электродвигатели переменного тока

Они отличаются от предыдущих конструкций тем, что электрический ток, протекающий в их обмотке, описывается по синусоидальному гармоническому закону, периодически изменяющему свое направление (знак). Для их питания напряжение подается от генераторов со знакопеременной величиной.

Статор таких двигателей выполняется магнитопроводом. Его делают из ферромагнитных пластин с пазами, в которые помещают витки обмотки с конфигурацией рамки (катушки).

На картинке ниже показан принцип работы однофазного двигателя переменного тока с синхронным вращением электромагнитных полей ротора и статора.

В пазах статорного магнитопровода по диаметрально противоположным концам размещены проводники обмотки, схематично показанные в виде рамки, по которой протекает переменный ток.

Рассмотрим случай для момента времени, соответствующего прохождению положительной части его полуволны.

В обоймах подшипника свободно вращается ротор с вмонтированным постоянным магнитом, у которого ярко выражены северный «N рот» и южный «S рот» полюса. При протекании положительной полуволны тока по обмотке статора в ней создается магнитное поле с полюсами «S ст» и «N ст».

Между магнитными полями ротора и статора возникают силы взаимодействия (одноименные полюса отталкиваются, а разноименные — притягиваются), которые стремятся повернуть якорь электродвигателя из произвольного положения в окончательное, когда осуществляется максимально близкое расположение противоположных полюсов относительно друг друга.

Если рассматривать этот же случай, но для момента времени, когда по рамочному проводнику протекает обратная — отрицательная полуволна тока, то вращение якоря будет происходить в противоположную сторону.

Для придания непрерывного движения ротору в статоре делают не одну обмотку-рамку, а определенное их количество с таким учетом, чтобы каждая их них питалась от отдельного источника тока.

Принцип работы трехфазного двигателя переменного тока с синхронным вращением электромагнитных полей ротора и статора показан на следующей картинке.

В этой конструкции внутри магнитопровода статора смонтированы три обмотки А, В и С, смещенные на углы 120 градусов между собой. Обмотка А выделена желтым цветом, В — зеленым, а С — красным. Каждая обмотка выполнена такими же рамками, как и в предыдущем случае.

На картинке для каждого случая ток проходит только по одной обмотке в прямом или обратном направлении, которое показано значками «+» и «-».

При прохождении положительной полуволны по фазе А в прямом направлении ось поля ротора занимает горизонтальное положение потому, что магнитные полюса статора формируются в этой плоскости и притягивают подвижный якорь. Разноименные полюса ротора стремятся приблизиться к полюсам статора.

Когда положительная полуволна пойдет по фазе С, то якорь повернется на 60 градусов по ходу часовой стрелки. После подачи тока в фазу В произойдет аналогичный поворот якоря. Каждое очередное протекание тока в очередной фазе следующей обмотки будет вращать ротор.

Если к каждой обмотке подвести сдвинутое по углу 120 градусов напряжение трехфазной сети, то в них будут циркулировать переменные токи, которые раскрутят якорь и создадут его синхронное вращение с подведенным электромагнитным полем.

Их запуск начинает вращательное движение, а прекращение в определенный момент времени обеспечивает дозированный поворот вала и остановку на запрограммированный угол для выполнения определенных технологических операций.

В обеих описанных трехфазных системах возможно изменение направления вращения якоря. Для этого надо просто поменять чередование фаз «А»-«В»-«С» на другое, например, «А»-«С»-«В».

Скорость вращения ротора регулируется продолжительностью периода Т. Его сокращение приводит к ускорению вращения. Величина амплитуды тока в фазе зависит от внутреннего сопротивления обмотки и значения приложенного к ней напряжения. Она определяет величину крутящего момента и мощности электрического двигателя.

Эти конструкции двигателей имеют такой же статорный магнитопровод с обмотками, как и в ранее рассмотренных однофазных и трехфазных моделях. Они получили свое название из-за несинхронного вращения электромагнитных полей якоря и статора. Сделано это за счет усовершенствования конфигурации ротора.

Его сердечник набран из пластин электротехнических марок стали с пазами. В них вмонтированы алюминиевые либо медные тоководы, которые по концам якоря замкнуты токопроводящими кольцами.

Когда к обмоткам статора подводится напряжение, то в обмотке ротора электродвижущей силой наводится электрический ток и создается магнитное поле якоря. При взаимодействии этих электромагнитных полей начинается вращение вала двигателя.

У этой конструкции движение ротора возможно только после того, как возникло вращающееся электромагнитное поле в статоре и оно продолжается в несинхронном режиме работы с ним.

Асинхронные двигатели проще в конструктивном исполнении. Поэтому они дешевле и массово применяются в промышленных установках и бытовой домашней технике.

Взрывозащищенный электродвигатель ABB

Многие рабочие органы промышленных механизмов выполняют возвратно-поступательное или поступательное движение в одной плоскости, необходимое для работы металлообрабатывающих станков, транспортных средств, ударов молота при забивании свай …

Перемещение такого рабочего органа с помощью редукторов, шариковинтовых, ременных передач и подобных механических устройств от вращательного электродвигателя усложняет конструкцию. Современное техническое решение этой проблемы — работа линейного электрического двигателя.

У него статор и ротор вытянуты в виде полос, а не свернуты кольцами, как у вращательных электродвигателей.

Принцип работы заключается в придании возвратно-поступательного линейного перемещения бегуну-ротору за счет передачи электромагнитной энергии от неподвижного статора с незамкнутым магнитопроводом определенной длины. Внутри него поочередным включением тока создается бегущее магнитное поле.

Оно воздействует на обмотку якоря с коллектором. Возникающие в таком двигателе силы перемещают ротор только в линейном направлении по направляющим элементам.

Линейные двигатели конструируются для работы на постоянном или переменном токе, могут работать в синхронном либо асинхронном режиме.

Источник

Видео

Как работают двигатели постоянного и переменного тока (русские субтитры)

Электродвигатель постоянного тока. Принцип работы.

Схема двигателя постоянного тока. Устройство и принцип работы.

Принцип работы бесщеточного двигателя постоянного тока

Как работает ЭЛЕКТРОВОЗ переменного тока простыми словами

Универсальные электродвигатели. Как они работают?

Если подать переменку на двигатель постоянного тока

Синхронный и асинхронный двигатели. Отличия двигателей

Принцип работы синхронного электродвигателя

Как работают ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ переменного тока? АСИНХРОННЫЙ и СИНХРОННЫЙ. Понятное объяснение!

Принцип работы электродвигателя переменного тока, устройство электромотора.

Для общей информации, рекомендуем прочитать нашу отдельную статью о принципах работы электродвигателей.

История изобретения

Подключение к однофазным и трехфазным источникам питания

Преимущества и недостатки электрических двигателей переменного тока

Применение

Электродвигатель переменного тока промышленного типа

Принцип преобразования энергии

Среди электрических двигателей, применяемых во всех отраслях промышленности и бытовых электроприборах, наибольшее распространение имеют двигатели переменного тока. Они встречаются практически в каждой сфере жизнедеятельности – от детских игрушек и стиральных машин до автомобилей и мощных производственных станков.

Виды двигателей и их устройство

Асинхронные

Основу конструкции асинхронного электродвигателя составляет пара важнейших функциональных частей:

Статор – блок цилиндрической формы, сделанный из листов стали с пазанми для укладки токопроводящих обмоток, оси которых располагаются под углом 120˚ относительно друг друга. Полюса обмоток уходят на клеммную коробку, где подключаются разными способами, в зависимости от необходимых параметров работы электродвигателя.
Ротор. В конструкции асинхронных электродвигателей используются роторы двух видов:
Фазный. На роторах данного типа устанавливается трехфазная обмотка, похожая на обмотку статора. Чаще всего концы её проводников идут в клеммную площадку, где соединяются «звездой», а свободные концы подключаются к контактным кольцам. Фазный ротор позволяет с помощью щеток добавить в цепь обмотки добавочный резистор, позволяющий изменять сопротивление для уменьшения пусковых токов.

Помимо описанных ключевых элементов асинхронного электродвигателя, в его конструкцию также входит вентилятор для охлаждения обмоток, клеммная коробка и вал, передающий генерируемое вращение на рабочие механизмы оборудования, работа которого обеспечивается данным двигателем.

Синхронные

Принцип работы синхронных электродвигателей:

При взаимодействии магнитного потока в обмотке статора с током ротора возникает вращающий момент.
Направление движения магнитного потока изменяется одновременно с направлением переменного тока, благодаря чему сохраняется вращение выходного вала в одну сторону.
Настройка нужной частоты вращения осуществляется регулировкой входящего напряжения. Чаще всего, в быстроходном оборудовании, например, перфораторах и пылесосах, эту функцию выполняет реостат.

Чаще всего причинами выхода синхронных электродвигателей из строя является:

износ графитовых щеток или ослабление прижимной пружины;
износ подшипников вала;
загрязнение коллектора (чистится наждачной бумагой или спиртом).

Трехфазный генератор переменного тока

История изобретения

Дальнейшее изучение вопроса привело к созданию Питером Барлоу в 1824 году униполярного двигателя, названного колесом Барлоу. В его конструкцию входят два зубчатых колеса из меди, расположенных на одной оси между постоянными магнитами. После подачи тока на колеса, в результате его взаимодействия с магнитными полями, колеса начинают вращаться. Во время опытов ученый установил, что направление вращения можно изменить, поменяв полярность (перестановкой магнитов или контактов). Практического применения «колесо Барлоу», но сыграло важную роль в изучении взаимодействия магнитных полей и заряженных проводников.

А вот создание первого двигателя с асинхронным принципом работы принадлежит сразу двум ученым – Николе Тесла и Галилео Феррарис, по удачному стечению обстоятельств продемонстрировавшим свои изобретения в один год (1888). Через несколько лет двухфазный бесколлекторный двигатель переменного тока, созданный Николой Тесла уже использовался на нескольких электростанциях. В 1889 году русский электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский усовершенствовал изобретение Теслы для работы в трехфазной сети, благодаря чему смог создать первый асинхронный двигатель переменного тока мощностью более 100 Вт. Ему же принадлежит изобретение используемых сегодня способов подключения фаз в трехфазных электродвигателях: «звезда» и «треугольник», пусковых реостатов и трехфазных трансформаторов.

Система переменного тока, предложенная Вестингаузом

Конструкция и принцип работы электродвигателя любого типа

Устройство и принцип действия любого электродвигателя достаточно просты и основаны на взаимодействии магнитных полей, которые создаются в неподвижной части электромотора или статора и в его подвижной части, размещенной на валу или ротора. Как правило, это классическая схема построения любого электромотора, хотя в технике встречаются и решения с вращающимся статором, однако сам принцип работы двигателя это не меняет.

Для создания магнитных полей, которые отталкиваются друг от другом, в результате чего приводится во вращение вал электромотора, могут использоваться:

постоянные магниты;
электромагниты постоянного тока;
электромагниты переменного тока;
электромагниты, магнитные поля в которых возникают за счет наведенных вихревых токов.

В любом случае каким бы ни был тип электродвигателя, одна система магнитных полей создается обязательно с помощью электромагнита либо обе системы полей ротора и статора создаются прохождением через их обмотки электрического тока.

В общем случае конструкция любого электромотора состоит из таких элементов:

корпуса, который служит основой для установки статора и ротора, а также имеет элементы для крепления моторов в устройстве, элементы коммутации для подключения электропитания, ребра охлаждения и другие элементы, решающие определенное конструктивные задачи;
магнитный или электромагнитный статор, который в большинстве промышленных решений представляет собой несколько катушек индуктивности соединенных по определенной схеме;
вала электродвигателя, размещенного в корпусе на подшипниках разного типа;
размещенный на валу ротора, который представляет собой систему электромагнитных катушек. В зависимости от типа электромотора она может иметь собственное электропитание, а может создавать электромагнитное поле за счет наведенных вихревых токов;
системы подключения электропитания к ротору. При наличии такой системы питания узел подключения катушек ротора к ней, как правило представляет собой главный элемент ненадежности, требующий периодическое обслуживания. Может представлять собой систему щеточного или кольцевого типа в зависимости от типа и назначения электромотора.

Читайте здесь! Перемотка электродвигателей: пошаговая инструкция по ремонту и восстановлению обмотки двигателя своими руками (инструкция с фото и видео)

Именно конструктивные особенности, а также тип питания электродвигателя определяют его основные характеристики, особенности, преимущества и недостатки и основную область применением электромотора.

Подключение к однофазным и трехфазным источникам питания

По типу питающей сети электродвигатели переменного тока классифицируют на одно- и трехфазные.

Классификация электродвигателей

Сегодня в промышленной и бытовой технике используется несколько типов электромоторов, которые относятся к нескольким классам оборудования. В свою очередь двигатели классифицируют по нескольким критериям, основным из которых является тип питающего напряжения. В зависимости от питающего напряжения электродвигатели разделяют на три типа:

постоянного тока;
переменного тока;
универсальные электромоторы, работающие и от постоянного, и от переменного тока.

Каждый из этих типов имеет несколько конструктивных реализаций, разделяющих большую группу электромоторов на несколько подгрупп по особенностям конструкции системы возбуждения электромагнитных полей и управления работой мотора.

Двигатели постоянного тока в свою очередь разделяются на две подгруппы:

щеточные двигатели с разными вариантами подключения обмоток возбуждения электромагнитных полей в роторе и статоре, а также с постоянными магнитами;
бесщеточные электромоторы постоянного тока с электронной системой управления, которая генерирует вращающееся электрическое поле заданной частоты.

Область применения двигателей постоянного тока определяется их особенностями и такими преимуществами:

высокий коэффициент полезного действия;
высокий крутящий момент вне зависимости от частоты вращения;
компактные размеры по сравнению с электромоторами переменного тока равной мощности;
простая система управления частотой и направлением вращения вала;
возможность работы в режиме генератора в системах рекуперативного возврата электроэнергии в питающую сеть в режиме торможения.

Благодаря этим преимуществам и особенностям двигатель постоянного тока получил широкое применение для решения различных задач, связанных с:

приводом электротранспорта разного типа;
использованием в крановых системах;
применением в качестве сервоприводов разного назначения;
использованием в миниатюрных устройствах бытового и специального назначения. Как правило для этих целей используют электродвигатели с постоянными магнитами.

Читайте здесь! Как определить обороты электродвигателя? Инструкция, формулы и таблицы расчета. Определяем мощность и частоту оборотов в домашних условиях

Наибольшее распространение в технике получили двигатели с коллектором и щетками, расположенными на роторе, которые определяют несколько основных недостатков двигателя этого типа:

необходимость периодического обслуживания;
значительный создаваемый шум при работе;
возможность возникновения искр и неприятного запаха.

В зависимости от способа соединения обмоток ротора и статора в щеточных электродвигателях постоянного тока различают четыре вида коммутации обмоток, каждый из которых имеет свои преимущества, недостатки и область оптимального использования. К ним относятся:

соединение с последовательным возбуждением электромагнитного поля;
подключение с параллельным возбуждением;
коммутация со смещенным возбуждением;
использование электромотора с постоянными магнитами, как правило на статоре мотора.

Преимущества и недостатки электрических двигателей переменного тока

Главным недостатком двигателей переменного тока с асинхронным принципом работы является тот факт, что регулировать их частоту вращения вала можно только изменяя входную частоту тока. Это не позволяет добиться постоянной скорости вращения, а также снижает мощность. Для асинхронных электродвигателей характерны высокие пусковые токи, но низкий пусковой момент. Для исправления этих недостатков применяется частотный привод, однако его цена противоречит одному из главных достоинств этих двигателей – низкой себестоимости. Слабым местом синхронного двигателя является его сложная конструкция. Графитовые щетки довольно быстро выходят из строя под нагрузкой, а также теряют плотный контакт с коллектором из-за ослабления прижимной пружины. Кроме того, эти двигатели, как и асинхронные аналоги, не защищены от износа подшипников вала. К недостаткам также относится более сложный пуск, необходимость наличия источника постоянного тока и исключительно частотная регулировка частоты вращения.

Асинхронные двигатели, особенности пуска

Асинхронные двигатели сегодня – это доля в 80% от всего количества разнообразных электродвигателей, выпускаемых мировой промышленностью. Все это – благодаря простоте конструкции, в эксплуатации и обслуживании, низкой себестоимости и высокой надежности. Но есть один существенный недостаток – из сети асинхронные двигатели потребляют реактивную составляющую мощности. Поэтому их предельная мощность напрямую зависит от мощности системы энергоснабжения. Кроме того, такой электропривод имеет значения пускового тока, которые в трое больше рабочих. При малой мощности системы энергоснабжения, это может вызвать значительное падение напряжение в сети и отключение других приборов. Асинхронные двигатели с фазным ротором, благодаря введению в цепь ротора пусковых реостатов, могут запускаться с небольшим пусковым током.

Резисторы, стоящие в цепи ротора, помогают ограничить ток не только в течении запуска, но так же и при торможении, реверсе и при снижении скорости. По мере того, как двигатель набирает скорость – разгоняется, чтобы поддерживать необходимое ускорение, резисторы выводятся. При окончании разгона и выхода на паспортную частоту, все резисторы шунтируются, двигатель переходит на работу со своей естественной механической характеристикой.

Рассмотрим пример запуска асинхронного двигателя с фазным ротором.

Рис. 3. Асинхронный двигатель с фазным ротором, схема запуска

Используя схему асинхронного двигателя (рис) рассмотрим запуск в две ступени который проводится с использованием релейно-контакторной аппаратуры. Одновременно напряжение подается как на силовые цепи, так и на управляющие – замыкается выключатель QF.

При подаче напряжения реле времени (обозначены КТ1 и КТ2) в цепи управления срабатывают, размыкая свои контакты. После нажатия кнопки запуска (SB1) срабатывает контактор КМ3 и запускается двигатель с резисторами, которые введены в цепь ротора – в этот момент на контакторах КМ1 и КМ2 питания нет. При подключении контактора КМЗ, из-за потери питания, в цепи контактора КМ1 реле КТ1 замыкает контакт через интервал времени, заданный задержкой времени в реле КТ1. По истечению времени (двигатель разгоняется, ток ротора начинает падать) происходит включение контактора КМ1 – происходит шунтирование первой пусковой ступени резисторов. Ток снова возрастает , но по мере разгона его значение начинает уменьшаться. Одновременно с этим в цепи происходит размыкание реле КТ2, оно теряет питание и с выставленной выдержкой происходит замыкание контакта в цепи контактора КМ2. Происходит шунтирование второй ступени резисторов, включенных в цепь ротора. Двигатель работает в штатном режиме.

Благодаря ограничению пускового тока, асинхронный двигатель с фазовым ротором можно устанавливать в слабых сетях.

Применение

Принцип работы электродвигателя

Содержание

Как устроен классический электродвигатель

В стандартных двигателях статор служит их наружной оболочкой, где происходит формирование неподвижных полей, обладающих магнитными свойствами. Роторная конструкция помещается внутри статора. Она включает в себя определенное число постоянных магнитов, сердечник в виде обмоток из проволоки, коллектор и щетки. Ток проходит по этим обмоткам, изготовленным из проводников, расположенных в виде многочисленных витков.

Когда электрический мотор, в том числе и с короткозамкнутым ротором, присоединяется к источнику питания, статорные и роторные поля начинают взаимодействовать между собой. Это приводит к возникновению момента вращения, вызывающего движение роторного вала агрегата. В свою очередь, энергия вращающегося вала подается к рабочему органу всего технического устройства, составной частью которого является тот или иной двигатель.

Основные типы электродвигателей

Классификация основных типов электродвигателей выглядит следующим образом:

Электродвигатели постоянного тока. Устанавливаются в электроприводах с возможностью регулировок, где требуются высокие эксплуатационные и динамические показатели. Они обеспечивают максимально равномерное вращение и обладают способностью к перезагрузке. Чаще всего устанавливаются на всех видах транспорта, работающих от электрического тока.
Агрегаты переменного тока трёхфазные. Получили более широкое применение в сравнении с прочими устройствами. Они обладают более простой конструкцией, несложные в эксплуатации, надежны и дешевы в производстве. Представители этого типа двигателей используется практически во всей бытовой технике, а также в промышленности, сельском хозяйстве и других областях.
Синхронный двигатель. Ротор совершает обороты с такой же самой частотой, какая имеется у магнитного поля, образованного в воздушной прослойке. Синхронные моторы функционируют на постоянной и стабильной скорости, поэтому они устанавливаются в вентиляционном и насосном оборудовании, компрессорных установках и генераторах, вырабатывающих постоянный ток.
Асинхронный электродвигатель в том числе и с короткозамкнутым ротором. Вращение ротора и магнитного поля происходит с различными частотами. Их конструкция предусматривает использование фазного или короткозамкнутого ротора.
Серводвигатели. Считаются наиболее высокотехнологичными устройствами, работающими на постоянном токе. В основе их функционирования лежат отрицательные обратные связи. Вращение вала регулируется через компьютер, а мощности вполне достаточно для развития нужной скорости.
Электрические моторы шагового типа. Принцип действия состоит в преобразовании электронных импульсов в дискретное (прерывистое) движение. Нашли широкое применение в компьютерах и прочей оргтехнике. Несмотря на малые размеры, обладают высокой продуктивностью.

Особенности работы электромоторов постоянного тока

Двигатели, работающие на постоянном токе классифицируются в соответствии со способом возбуждения:

Независимое возбуждение. Обмотка возбуждения запитывается через независимый источник.
Параллельное возбуждение. Обмотка возбуждения в этом случае включается одновременно с питанием якорной обмотки.
Последовательное возбуждение. Включение обмотки возбуждения последовательно с якорной обмоткой.
Возбуждение смешанного типа. Такие двигатели оборудуются параллельной и последовательной обмотками.

Принцип работы электродвигателя переменного тока

Как действуют асинхронные электромоторы

Конструкция асинхронного двигателя

В конструкцию асинхронного электродвигателя входят две основные детали – статор и ротор.

Принцип работы и устройство электродвигателя

Принцип работы электродвигателя

Рубрики статей

Все
Новости и новинки
Новости компании
Обзоры продукции

Отредактировано: 14. 01.2022

Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. Таким образом, электрические двигатели противоположны генераторам, которые преобразуют механическое движение в электрическую энергию. Существует множество различных типов и конструкций электродвигателей. Однако все электродвигатели основаны на сходном принципе работы.

Объяснение магнитных полей и силы Лоренца

Электродвигатель использует важнейшую силу природы — силу Лоренца. Как это работает и почему электродвигатель может это сделать, мы сначала объясним вам на основе упрощенных основ, прежде чем мы перейдем к конструкции.

Каждый магнит имеет два полюса: северный и южный. Магнитные силы всегда действуют с севера на юг и воздействуют на так называемые ферромагнитные материалы (кобальт, железо, никель). Твердые тела, такие как железо, всегда притягиваются к магниту. Однако, если есть два магнита, случается следующее: одни и те же полюса отталкиваются друг от друга (южный и южный, северный и северный полюса) — разные полюса притягиваются (южный и северный).

Электричество также имеет два разных полюса. Здесь есть плюс и минус. Это называется электрическим зарядом . Плюс означает, что частица имеет положительный заряд. Минус означает, что частица имеет отрицательный заряд.

Воздействие на заряд (плюс или минус) в магнитном поле называется силой Лоренца. Проще говоря, северный магнитный полюс отталкивает положительный заряд и притягивает отрицательный. Южный магнитный полюс притягивает положительный заряд и отталкивает отрицательный. Каждый электродвигатель основан на этом принципе. Он использует магнитное воздействие постоянного магнита на электромагнит (который находится под напряжением и имеет заряд).

Устройство и функции двигателя

Так называемый статор расположен под корпусом электродвигателя. Он состоит из стабильного магнитного поля (постоянный магнит). Это означает, что северный и южный полюса имеют фиксированное положение и не меняются. Ротор (лат. rotare = крутить) находится в самом двигателе, прикреплен к валу и поэтому может вращаться. Его электрическое магнитное поле постоянно меняется: северный и южный полюса меняются местами. Ротор окружен статором. Якорь представляет собой железный сердечник ротора. На него намотаны катушки ротора, по которым течет ток. С помощью этих катушек создается изменяющееся магнитное поле. Если якорь представляет собой постоянный магнит, то катушек нет.

Коммутатор (также называемый переключателем полюсов) сидит на валу ротора. Ток течет через него. Его задача — повернуть магнитное поле ротора и, таким образом, поменять местами полюса. Это всегда происходит при достижении определенного положения. К коммутатору присоединены скользящие контакты, питающие ротор электричеством. Если электродвигатель теперь находится под напряжением, в роторе создается магнитное поле. Только тогда он становится вращающимся электромагнитом.

По описанному выше принципу, что одноименные полюса всегда отталкиваются друг от друга, ротор начинает вращаться. Электромагнитное поле ротора всегда регулируется коммутатором таким образом, что северный полюс ротора и северный полюс статора (аналогично южному полюсу) обращены друг к другу. Проще говоря, через каждые пол-оборота меняется полярность ротора. В противном случае северный полюс и южный полюс были бы обращены друг к другу, и двигатель остановился бы.

Существует также вариант электродвигателя без коммутатора. В двигателях переменного тока магнитное поле изменяется в соответствии со скоростью вращения ротора. Одни и те же полюса «автоматически» обращены друг к другу. В этом случае структура немного отличается. Тем не менее, основные части остаются.

Разновидности электродвигателей

На данный момент используют большое количество электродвигателей, которые отличаются конструкцией. В основном их делят по двум характеристикам.

Принцип электропитания:

Переменного тока, когда двигатель работает, получая питание непосредственно от электросети.
Постоянного тока, когда двигатель работает от источника постоянного тока (батареек, аккумуляторов и т.п.).

Принцип работы:

Синхронный, вращение происходит в синхронизации с магнитным полем, вызывающим движение. У таких двигателей есть обмотки на роторе и щеточный механизм для подачи на них электрического тока.
Асинхронный, вращающийся ротор движется медленнее вращающегося магнитного поля в статоре. В таком двигателе нет щеток и обмоток на роторе, и он является одним из самых распространенных, что объясняется его простотой.

Если стоит выбор, где купить электродвигатель, выбирайте надёжного поставщика. Компания «АнЛан» занимает лидирующие позиции на рынке РФ с 2007 года. Разумная цена и европейское качество — то, что отличает продукцию компании от других организаций.

Копирование контента с сайта Anlan.ru возможно только при указании ссылки на источник.
© Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Виды кабель-каналов IEK

July

2020

Торговая марка IEK известна у нас в стране более 20 лет. За эти годы российская компания стала гарантом надежной работы разнообразного электротехнического оборудования. Высокое качество продукции и полное соответствие декларируемым техническим характеристикам позволило компании приобрести доверие потребителей.

Открыть

Что такое оптический медиаконвертор?

September

2021

Оптический медиаконвертер — это простое сетевое устройство, которое используется для создания соединения между двумя разнородными типами носителей, такими как витая пара и оптоволоконный кабель.

Открыть

Кабели HDMI: чем они отличаются?

November

2015

Не все кабели HDMI одинаковы. Помимо разных стандартов, между кабелями есть некоторые другие различия. После покупки нового телевизора Ultra HD возникает вопрос, какой кабель HDMI позволит получить желаемое качество. Мы объясняем их различия и на что надо обращать внимание при покупке кабеля.

Открыть

Компания АнЛан поздравляет всех с Днем защитника Отечества!

February

2022

Уважаемые партнеры, коллеги и друзья, поздравляем вас с Днем защитника Отечества!

Открыть

Активное и пассивное оптическое оборудование

February

2016

Краткое содержание:

Виды оптоволоконных кабелей
Оптические кросс-боксы

Статья ознакомит вас с видами активного и пассивного оптического оборудования.

Открыть

Чем отличается витая пара 7 категории

June

2021

Кабели Ethernet бывают всех форм, длин и размеров, но самым большим отличительным фактором между ними является их категория. Это означает, что их производительность напрямую связана с защитой от перекрестных помех и внешнего шума. Там, где такие кабели, как Cat.5, Cat.5e, Cat.6 и даже Cat.8, довольно типичны, Cat.7 немного отличается.

Открыть

Рекомендуемые товары

IEK DRV056-A4-000-1-1510 Электродвигатель АИР DRIVE 3ф 56A4 380В 0.12кВт 1500об/мин 1081

Артикул: DRV056-A4-000-1-1510

Цена: 7 392,23 ₽

От 25 000 ₽ 7 392,23 ₽

От 100 000 ₽ 7 392,23 ₽

IEK DRV071-A8-000-2-0720 Электродвигатель АИР DRIVE 3ф 71A8 380В 0. 18кВт 750об/мин 2081

IEK DRV071-A8-000-2-0720 Электродвигатель АИР DRIVE 3ф 71A8 380В 0.18кВт 750об/мин 2081

Артикул: DRV071-A8-000-2-0720

Цена: 12 803,72 ₽

От 25 000 ₽ 12 803,72 ₽

От 100 000 ₽ 12 803,72 ₽

IEK DRV112-M4-005-5-1520 Электродвигатель АИР DRIVE 3ф 112M4 380В 5.5кВт 1500об/мин 2081

Артикул: DRV112-M4-005-5-1520

Цена: 41 180,65 ₽

От 25 000 ₽ 41 180,65 ₽

От 100 000 ₽ 41 180,65 ₽

Асинхронные электродвигатели: принцип работы | ООО «Приборы и Автоматика»

8 (812) 930-51-20

8 (812) 741 07 74

pribor05@yandex. ru

Категория: Асинхронные электродвигатели

Асинхронный электродвигатель – наиболее совершенное оборудование, трансформирующее электрическую энергию в механическую. Разработан он еще в XIX веке российским инженером М.О. Доливо-Добровольским. Именно ему и принадлежит патент на трехфазный электромотор с ротором короткозамкнутого типа. Разработка оказалась настолько удачной, что до сих пор в 90% устройств, для работы которых требуется электропривод, используются моторы именно этого типа. Конструктивная простота, внушительный КПД, надежность, невысокая цена – преимуществ у них множество. Как именно они устроены? Какими классами представлены? По какому принципу функционируют?

Конструктивные особенности

В классическом исполнении электромотор сформирован следующими модулями:

Корпус, внутри которого находятся подвижные механизмы, контактные группы, модули охлаждения, электронные схемы (в зависимости от модификации).
Статор. Статичная часть в форме цилиндра. Чтобы свести к минимуму потери, вызванные вихревыми токами, сердечник статора создается на основе тонких пластин из стали, соединенных лаком, изолированных посредством окалины. На сердечнике предусмотрены пазы, позволяющие закрепить обмотки мотора с углом расхождения в 120 градусов.
Ротор – подвижный элемент, который представлен парой видов:

Короткозамкнутый. Сердечник, сформированный стержнями из алюминия, замкнутый торцевыми кольцами.
Фазный. Его основа – обмотка на три фазы, соединенная по методике “треугольника” или “звезды”, расположенная в углублениях сердечника.

Вал. Прочный металлический элемент, передающий вращающее усилие на вентилятор или другое устройство.
Модуль охлаждения. Как правило, это вентилятор, обеспечивающий постоянный обдув электрической части для оперативного отвода тепловой энергии.
Подшипники, обеспечивающие свободное вращение вала, и другие элементы.

Однофазные асинхронные электромоторы: классификация

Асинхронные моторы, работающие на переменном токе, предполагают наличие единственной рабочей обмотки. При подаче напряжения (имеющего форму синусоиды) на обмотке формируется магнитное поле. Это поле пульсирует, его величина меняется, однако, позиция в пространстве остается стабильной.

Такие моторы классифицируются по принципу запуска:

CSIR. За старт отвечает конденсатор, за функционирование – обмотка. Устройства этой группы представлены наиболее широко, предел мощности – 1.1 кВт. Конденсатор подключен к пусковой обмотке, он формирует отставание между основной обмоткой и элементом, отвечающим за запуск. Такое отставание обеспечивает необходимый сдвиг фаз, способствует образованию вращающегося поля и, соответственно, вращающего усилия. Когда рабочая частота достигнута, активируется пускатель, мотор функционирует в стандартном режиме.
CSCR. За старт и функционирование отвечает конденсатор. Оптимальный мотор для использования в сложных условиях. Преимущество – огромный стартовый момент. Этот класс двигателей характеризуется наибольшей мощностью, показатель доходит до 11 кВт.
RSIR. За запуск отвечает сопротивление, за функционирование в нормативном режиме – обмотка. Второе название этих моторов – “с расщепленной фазой”, их мощность не превышает 250 Вт, но цена очень низкая. Модуль запуска сформирован парой обмоток статора. Первая применяется только для запуска (ее диаметр минимален, за счет чего достигается высокое сопротивление), создает отставание вращающегося поля, раскручивающее мотор. Когда мощность выходит примерно на 3/4 от номинала, электронный модуль деактивирует пусковую обмотку, мотор функционирует в стандартном режиме.
PSC. В моторе используется постоянно функционирующий конденсатор, который последовательно подключен к обмотке запуска. В данных моделях нет конденсатора, используемого исключительно для старта. “Пусковая” обмотка начинает выполнять второстепенную функцию, когда мотор выходит на максимальную частоту оборотов. Такие моторы очень востребованы в областях, где важна длительная работа, лимит мощности – 2.2 кВт.

Трехфазные двигатели

Устройства востребованы, главным образом, в промышленности, для корректной работы требуется высокое напряжение, 380 Вольт. Модели классифицируются по числу обмоток и мощности. С мощностью все ясно: чем выше этот параметр, тем значительнее усилие на валу, число обмоток же определяет частоту вращения.

Принцип работы трехфазного мотора таков, что реализовать его потенциал можно, в том числе, грамотным подбором схемы подключения. Если напряжение нагрузки небольшое, рациональнее использовать схему “треугольник”, высокое – “звезда”.

Принцип функционирования

Вне зависимости от количества фаз, данный принцип идентичен. На обмотку статора подается напряжение, за счет чего в фазах формируются магнитные потоки, изменяющиеся вместе с его частотой. Сдвиг между потоками – 120 градусов, благодаря чему при их слиянии возникает явление вращения.

Вращение общего потока формирует в проводниках ротора ЭДС, ток, который, при взаимодействии с потоком статора, способствует появлению стартового момента статора. При повышении тока приводится в движении ротор, формируется одна из наиболее значимых величин, на которой базируется принцип работы мотора – скольжение. Скольжение демонстрирует разницу между синхронной частотой сформированного на статоре магнитного поля и частотой оборотов ротора.

Если двигатель переведен в “холостой” режим, нагрузка на валу отсутствует, коэффициент скольжения незначителен, однако, он резко увеличивается вместе со статическим моментом. Нельзя допустить чрезмерного роста коэффициента скольжения, если превышен его критический предел, работа мотора теряет стабильность, резко возрастает риск поломки.

Если говорить кратко, то принцип функционирования асинхронного мотора базируется на взаимодействии магнитного поля статора, находящегося в состоянии вращения, и токов, наводимых сформированным полем в пределах ротора. Возникновение вращающего усилия возможно исключительно в ситуации, когда имеет место разница в частотах вращения полей.

Электродвигатель

— принцип работы, схема

Последнее обновление Teachoo 30 апреля 2020 г. Это вращающееся устройство (устройство, которое вращается или перемещается по кругу)

Он преобразует электрическую энергию в механическую энергию

Они используются в электрических вентиляторах, холодильниках, стиральных машинах, миксерах и т. д.

вот как это выглядит

Принцип работы электродвигателя

Электродвигатель работает по принципу

когда прямоугольную катушку помещают в магнитное поле и через нее пропускают ток,

на катушку действует сила, которая непрерывно вращает ее

Конструкция электродвигателя

Электродвигатель состоит из

Прямоугольная катушка провода ABCD
А сильный подковообразный магнит (или 2 разных магнита) — Если мы возьмем 2 магнита, северный полюс первого магнита обращен к южному полюсу другого магнита, как показано на рисунке. ..
катушка расположена перпендикулярно магниту как показано на рисунке
Концы катушки соединены с разрезные кольца — П и В
Разрезные кольца действуют как коммутатор — который меняет направление тока в цепи
Внутренняя сторона разрезных колец изолированы и прикреплены к оси (который может свободно вращаться)
Внешние токопроводящие кромки разъемных колец жесткие два стационарные щетки — X и Y
Эти щетки крепятся к батарея чтобы завершить цепь

Работа электродвигателя

Давайте посмотрим на работу электродвигателя.

Когда батарея включена, ток течет через катушку АВ от А к В,
и магнитное поле с севера на юг…
Итак, по правилу левой руки Флеминга к АВ приложена направленная вниз сила.
Точно так же восходящая сила применяется к компакт-диску.
Таким образом, катушка вращается, при этом AB движется вниз, а CD вверх
Теперь катушки AB и CD меняются местами,
Так как ток течет от C к D, а магнитное поле от севера к югу
CD получит направленную вверх силу и будет двигаться вверх
Аналогично, AB будет двигаться вниз
Итак, наша катушка сделала бы половину оборота
Но, мы не хотим половинчатых оборотов,
Нам нужен полный оборот катушки.
Итак, для этого мы изменим направление тока в катушке, когда она сделает половину оборота.
Чтобы изменить направление тока, мы используем коммутатор.
Коллектор состоит из разъемных колец (двух колец с некоторым зазором между ними) и щеток, прикрепленных к цепи.
Теперь, когда катушка вращается, кольца вращаются вместе с ней.
Когда катушка становится параллельной магнитному полю,
щетки X и Y касаются зазора между кольцами
и цепь разрывается
Теперь из-за инерции кольцо продолжает двигаться. .. так что противоположный конец кольца теперь соединен с положительным концом провода.
Разрезное кольцо P соединяется с катушкой CD, а разрезное кольцо Q соединяется с катушкой AB.
Меняет направление тока в цепи.
Теперь, когда CD находится слева, а AB справа..
Ток в CD становится обратным, то есть с D на C.
Итак, сила на CD направлена вниз, а сила на AB направлена вверх
Таким образом, катушка продолжает вращаться
Это реверсирование электрического тока происходит каждые пол-оборота.
и катушка продолжает вращаться до отключения батареи

Примечание — Если бы разрезное кольцо не использовалось, катушка вращалась бы наполовину по часовой стрелке и наполовину против часовой стрелки.
Следовательно, цель разъемного кольца состоит в том, чтобы изменить направление тока и заставить катушку вращаться в одном направлении.

Чтобы написать «Работа электродвигателя» в экзаменационной работе, отметьте — NCERT Вопрос 11

Как коммерческие электродвигатели увеличивают производимую мощность и мощность двигателей?

Они увеличивают производимую силу и мощность двигателей на

Использование электромагнита вместо постоянного магнита
Большое количество витков проводящего провода (чем больше витков в проводе, тем больше магнитное поле)
Сердечник из мягкого железа, на котором намотана катушка

Примечание : Сердечник из мягкого железа, на который намотана катушка вместе с витками, называется арматура .
Увеличивает мощность двигателя.

Примечание : Для тебя Экзамены,
пожалуйста, напишите принцип, работа, конструкция электродвигателя.
И не забудьте сделать первую цифру (та, что указана в NCERT)

Вопросы

NCERT Вопрос 3 — Устройство, используемое для получения электрического тока, называется

генератор.
гальванометр.
амперметр.
мотор.

Посмотреть ответ

NCERT Вопрос 6 (а) — Укажите, верны или нет следующие утверждения.

а) Электрический двигатель преобразует механическую энергию в электрическую.

Посмотреть ответ

NCERT Вопрос 11 — Нарисуйте маркированную схему электродвигателя. Объясните его принцип и работу. Какова функция разрезного кольца в электродвигателе?

Посмотреть ответ

NCERT Вопрос 12 — Назовите некоторые устройства, в которых используются электрические двигатели.

Посмотреть ответ

Вопросы 2 Страница 233 — Каков принцип работы электродвигателя?

Посмотреть ответ

Вопросы 3 Страница 233 — Какова роль разрезного кольца в электродвигателе?

Посмотреть ответ

Решите все свои сомнения с Teachoo Black (новый месячный пакет уже доступен!)

Присоединяйтесь к Teachoo Black

Принцип работы электродвигателя

В настоящее время электродвигатели можно встретить в жизни каждого, поскольку они преобразуют электрическую энергию в механической или кинетической энергии. Эклектичные двигатели доступны в электромобилях (EV), вентиляторах, часах, миксерах, кофемолках, стиральных машинах и многих других устройствах. Следовательно, знание принципов работы двигателя может помочь каждому более эффективно использовать моторное оборудование. В этой статье принцип электродвигателя обсуждается. Затем представлены различные распространенные типы электродвигателей, включая двигатели постоянного тока, асинхронные двигатели и, наконец, синхронные двигатели.

Электродвигатели работают на основе магнитного поля. Магнитное поле может создаваться магнитом или обмотками вокруг магнитного сердечника. Чтобы начать теорию, объясняется магнитная сила провода с током, который подвергается воздействию магнитного поля. Магнит создает магнитное поле между полюсами N и S, как показано на рисунке 1. Линии магнитного поля выходят из полюса N и входят в полюс S. Это магнитное поле является постоянным, и в магнитном поле нет колебаний, которые могут выглядеть как постоянное магнитное поле.

Рисунок 1: Магнитное поле между северным и южным полюсами магнита

Когда проводник с током входит в магнитное поле, к проводу прикладывается магнитная сила, которая заставляет провод двигаться. Величина силы зависит от некоторых параметров, которые обсуждаются в этой статье. Первым параметром, влияющим на магнитную силу, является ток, протекающий по проводу. Если ток через ток равен нулю, силы на провод не будет, а сила имеет прямую связь с током. Следовательно, можно написать следующее уравнение.

(1)

где F — магнитная сила, а I — сила тока в проводе. Еще одним параметром является длина провода, который видит магнитное поле. Зависимость между магнитной силой и длиной оголенного провода также является прямой и может быть записана как:

(2)

, где l — длина провода. Последним параметром является напряженность магнитного поля, которая имеет прямую зависимость от магнитной силы как:

(3)

Эти три параметра определяют максимальное значение магнитной силы, которое возникает, когда магнитное поле перпендикулярно проводу. Таким образом, любое отклонение от перпендикулярного положения уменьшает величину силы, прикладываемой к проволоке. Это означает, что магнитная сила на рисунке 2 не достигает своего максимального значения из-за угла между магнитным полем и током в проводнике.

Рисунок 2: Проводник с током среди магнитного поля, создаваемого магнитом

Учитывая все параметры, магнитная сила может быть рассчитана по данному уравнению.

(4)

Теперь вместо одного проводника можно рассматривать петлю между полюсами. Петля может быть любой формы, но для лучшего понимания предполагается, что петля представляет собой прямоугольник, как показано на рисунке 3. В этой ситуации каждая сторона петли несет ток и испытывает магнитную силу. Направление силы можно получить по правилу левой руки.

Рисунок 3. Близкий путь проводника в магнитном поле, создаваемом магнитом

текущее направление, и все эти пальцы перпендикулярны друг другу. Согласно уравнению 4, магнитная сила равна нулю, когда несущий ток параллелен магнитному полю. Таким образом, магнитная сила BC и AD равна нулю. В этом состоянии только AB и CD испытывают магнитную силу. Если применить правило левой руки к путям AB и CD, магнитная сила для пути AB будет направлена вверх, а для пути CD направление силы будет направлено вниз. Эти две противоположные силы вращают петлю, но она не может завершить свое вращение, потому что направление тока в петле постоянно. Это означает, что устойчивое положение петли — это когда петля перпендикулярна магнитному полю. В этом положении направленная вверх и вниз сила нейтрализует друг друга, и проволочная петля не может двигаться. Чтобы решить эту проблему, направление тока в петле должно соблюдаться в каждом полуобороте, чтобы позволить проволочной петле вращаться. Более того, инерция поможет петле продолжить свое вращение и пройти устойчивое положение.

Рисунок 4: Коммутатор и щетка для изменения направления тока в контуре на противоположное

Для достижения этой цели в схему необходимо добавить угольные щетки и коммутаторы. Поскольку провода батареи не могут вращаться вместе с петлей, две щетки действуют как мост для контакта петли с батареей. Кроме того, коммутаторы изменяют направление тока в петле, когда петля вращается в магнитном поле. Эти принципы относятся к двигателю постоянного тока, поскольку источник постоянного тока подключен к вращающейся части двигателя. Двигатели обычно имеют статическую часть, называемую статором, и подвижную часть, а именно ротор. Обе части состоят из магнитопровода и обмоток. В двигателе постоянного тока в статорной части используется магнит. Однако постоянное магнитное поле можно создать, обмотав провода вокруг статора и подключив клеммы к источнику постоянного напряжения. Кроме того, к коммутаторам подключено множество проволочных петель, чтобы увеличить мощность и помочь двигателю вращаться быстрее. В двигателях постоянного тока воздушный зазор между статором и ротором равномерный.

Теория двигателя переменного тока такая же. Значит, магнитное поле необходимо, и обмотки ротора вынуждены вращаться. Однако в двигателях переменного тока обмотки статора подключены к источнику переменного напряжения, и магниты не могут использоваться для статоров, поскольку магнитное поле, создаваемое магнитом, постоянно. Двигатели переменного тока подразделяются на две основные группы, включая асинхронные двигатели и синхронные двигатели, которые будут обсуждаться в следующих частях. Большинство двигателей в промышленности представляют собой трехфазные асинхронные двигатели, которые используются в вентиляторах, насосах и т. д. Однако однофазные асинхронные двигатели используются в бытовой технике, такой как холодильники, миксеры и т. д.

В асинхронных двигателях воздушный зазор неравномерный, сердечник статора ламинирован из-за потерь на вихревые потоки, на внешней поверхности прорезаны пазы. Трехфазные обмотки вставлены в пазы статора для создания магнитного поля переменного тока в воздушном зазоре. Существует два типа обмотки ротора, которые называются типами с короткозамкнутым ротором и фазным ротором. В асинхронных двигателях нет токонесущих обмоток, потому что вращающееся магнитное поле переменного тока изменяется со временем, и его изменение заставляет обмотки ротора вращаться в направлении магнитного поля. Магнитное поле переменного тока, создаваемое обмотками статора, вращается в воздушном зазоре с синхронной скоростью, но скорость вращения ротора меньше скорости поля в асинхронном двигателе.

В отличие от асинхронного двигателя синхронный двигатель может вращаться с постоянной скоростью в установившемся режиме. Следовательно, синхронные двигатели можно использовать там, где важна постоянная скорость, например, электрические часы, таймеры, или многие другие в больших масштабах можно использовать в качестве насосов. Однако синхронные машины используются в качестве генератора, а не двигателя. На электростанциях есть много синхронных генераторов, но синхронные двигатели имеют ограниченное применение. Структура статора синхронного двигателя аналогична асинхронным двигателям, но по обмотке ротора протекает постоянный ток.

Электродвигатели используются во многих отраслях промышленности. Например, электропоезда работают с двигателями постоянного тока и асинхронными двигателями. Кроме того, в электромобилях используются разные типы двигателей. В прошлом для этой цели широко использовались двигатели серии постоянного тока. В наши дни бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) или синхронный двигатель с постоянными магнитами (PMSM) используются вместе с асинхронными двигателями. Двигатели даже используются в бытовой технике, такой как кофемолки, миксеры, блендеры, электрические зубные щетки и т. д. Другими распространенными областями применения являются компрессоры, корабли и лифты. В следующем разделе всесторонне представлены электродвигатели Tesla EV.

Tesla как пионер в области электромобилей использует различные типы электродвигателей для достижения более высокой эффективности и удовлетворения потребностей пользователей. Асинхронные двигатели в основном используются в электромобилях, но Tesla представляет новый двигатель для своих новых моделей. В этой статье определены принципы работы асинхронного двигателя, в котором ротор с короткозамкнутым ротором и статор подключены к источнику переменного напряжения. Поскольку основным источником энергии в электромобилях являются батареи, постоянное напряжение батареи преобразуется в переменное напряжение для питания асинхронного двигателя. Асинхронные двигатели эффективны, но от трех до четырех процентов энергии теряется в стержнях несущего винта при длительном движении на крейсерской скорости. Еще один параметр — пусковой крутящий момент, который необходимо повышать в электромобилях. Следовательно, двигатель должен быть улучшен, исходя из этой потребности. Ротор с короткозамкнутым ротором можно заменить постоянным магнитом вокруг сплошного железного цилиндра для создания постоянного магнитного поля в воздушном зазоре. Эта конструкция устраняет потери ротора в предыдущих двигателях, поскольку не требуется индуктивного тока, что повышает эффективность двигателя, и, кроме того, он имеет лучший пусковой момент по сравнению с асинхронным двигателем. Кроме того, ротор с постоянными магнитами работает как синхронный двигатель из-за постоянного магнитного поля, которое позволяет двигателю вращаться с синхронной скоростью. Однако двигатели с постоянными магнитами имеют некоторые ограничения. Они не могут работать на высокой скорости, потому что постоянный магнит создает противо-ЭДС в обмотках статора и значительно снижает его производительность. Кроме того, сильные магниты приводят к потерям магнитных вихревых токов, что увеличивает нагрев двигателя. Для повышения производительности в электромобилях могут использоваться синхронные реактивные двигатели. В этом типе двигателя внутри ротора созданы пазы. Поскольку ротор стремится к низкому магнитному сопротивлению, он сохраняет свое положение с низким магнитным сопротивлением и вращается вместе с магнитным полем. Эта конструкция приемлема для высокоскоростных приложений и не имеет обратной ЭДС. Новейший тип двигателя, который Tesla использует в своих электромобилях, представляет собой комбинацию двигателей с постоянными магнитами и реактивных двигателей, размещая их в слотах реактивных двигателей. Таким образом, двигатель может эффективно работать на любой скорости.

Основы электродвигателей

Основы http://tristate.apogee.net/mnd/mfunmen.asp

Между моторами и двигателями есть небольшая, но важная разница. Ан двигатель представляет собой устройство, которое преобразует химическую энергию в виде бензина, дизельного топлива или природного газа, к вращающейся механической энергии. Электродвигатель – это устройство, преобразующее электрическую энергию от источника питания во вращающуюся механическая энергия.

Многие устройства, работающие по принципу вращения, такие как вентиляторы, насосы, конвейеры и электроинструменты в основном используют электродвигатели. Такой электрический двигатели играют важную роль во многих современных высокопроизводительных отраслях промышленности, также способствуя повышению качества жизни в офисах и домах.

В Соединенных Штатах от 50 до 60 процентов всей энергии, продаваемой электрическими коммунальные услуги используются для питания электродвигателей, которые на самом деле генерируют больше вращающейся механической энергии, чем все легковые автомобили в США вместе взятые. Понимание электродвигателей жизненно важно для анализа энергопотребления и изменение производства таким образом, чтобы экономить энергию и деньги.

Магнетизм

Магнетизм — это сила, которая создает вращение для работы двигателя. полюса постоянного магнита соединены магнитными силовыми линиями. принцип магнетизма гласит, что разные полюса притягиваются друг к другу при этом подобные полюса отталкиваются. По этому принципу работают двигатели переменного тока.

Когда два стержневых магнита находятся в непосредственной близости друг от друга, возникающее притяжение и отталкивание создает силу. Магнит слева неподвижен и не может двигаться. Тот, что справа, свободно вращается и вращается. Как «северный» полюс вращающийся магнит удаляется от одноименного полюса неподвижного магнита, «Южный» полюс вращающегося магнита притягивается к противоположному полюсу неподвижный магнит. Так как разные полюса притягиваются, вращающийся магнит вращается пока полюса «N» и «S» не сойдутся. Когда это происходит, оба магнита удовлетворены, и никаких дальнейших действий не произойдет.

Как работают электродвигатели

Электродвигатели работают на принципе магнетизма; где как столбы отталкиваются, а в отличие от полюсов притягиваются.

В простом двигателе свободно вращающийся постоянный магнит установлен между штыри электромагнита. Поскольку магнитные силы плохо распространяются по воздуху, электромагнит имеет металлические башмаки, которые плотно прилегают к полюсам постоянного магнит. Это создает более сильное и стабильное магнитное поле. (Электромагнит работает как статор, а свободно вращающийся магнит — как ротор.) Колебания полярность электромагнита заставляет свободно вращающийся магнит вращаться. полюса меняются путем переключения направления тока в электромагнит.

Направление тока можно изменить одним из двух способов. В DC двигателя, необходимо поменять местами соединения на аккумуляторе. переменный ток колеблется на свой собственный.

Статор в двигателе переменного тока представляет собой проволочную катушку, называемую обмоткой статора. Он построен в мотор. Когда эта катушка питается от сети переменного тока, вращающийся магнитный поле производится.

Когда магнитное поле приближается к проводу, оно производит электрический ток в том проводе. Это называется индукцией. В асинхронных двигателях индуктивное магнитное поле обмотки статора индуцирует ток в роторе. Этот индуцированный ток ротора создает второе магнитное поле, необходимое для ротора повернуть.

Асинхронные двигатели оснащены беличьими роторами, которые напоминают Колеса для упражнений часто ассоциируются с домашними грызунами, такими как песчанки. Несколько металлических стержни размещены внутри торцевых колец по цилиндрической схеме. Потому что бары соединенные друг с другом этими концевыми кольцами, внутри образуется замкнутая цепь. ротор.

Рассмотрим крупный план двухполюсного статора и одного из его роторных стержней. Переменный ток, протекающий в статоре, вызывает быструю смену полюсов, с севера на юг и обратно. Если ротору дать вращение, стержни разрезаются силовые линии статора. Это вызывает протекание тока в стержне ротора. Этот поток тока приводит магнитные силовые линии в круговое движение вокруг ротора бары. Силовые линии ротора, движущиеся в том же направлении, что и статор, добавить к магнитному полю и ротор продолжает вращаться.

Электромагнетизм

Как работают электромагниты

Электромагниты похожи на постоянные магниты, но производят намного сильнее. магнитные поля. Электродвигателям требуется эта дополнительная мощность.

Чтобы сделать электромагнит, железный стержень обматывают изолированной проволокой. Стержень называется «ядром».

Электрический ток протекает по проводу, когда он подключен к батарее. Этот ток намагничивает железный сердечник. После намагничивания сердечник имеет обе буквы «N». и S-образные полюса. Полюса электромагнита можно поменять местами, изменив направление течения тока.

Когда один или оба конца провода на аккумуляторе отключается, ток прекращается, и сердечник теряет свой магнетизм.

Переменный ток меняет направление сам по себе, вызывая смешение полюсов. электромагнит для переключения.

http://tristate.apogee.net/mnd/mfunmen.asp

Электродвигатель: физика, эффективность и типы

Большинство из нас используют электродвигатели каждый день; питание электрической зубной щетки по утрам, вращение вентиляторов для охлаждения компьютера или запуск двигателя в автомобиле. Эти устройства преобразуют электрическую энергию в механическую и делают это с помощью всего одной движущейся части! В этой статье объясняются основные принципы работы электродвигателя, его компоненты, а также некоторые распространенные типы и области применения электродвигателей.

Электродвигатель Определение

Электродвигатель — это электромеханическое устройство, которое преобразует входную электрическую энергию в выходную механическую энергию. В двигателях постоянного тока это достигается в первую очередь за счет взаимодействия стационарного магнитного статора и электромагнитного ротора, создающего силу, это известно как моторный эффект.

Провод, по которому течет ток, создает магнитное поле вокруг провода. Когда это электромагнитное поле взаимодействует с другим магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом или электромагнитом, на провод действует сила.

Величина силы зависит от напряженности постоянного магнитного поля, длины провода, проходящего через поле, и величины тока, определяемой уравнением моторного эффекта. Двигательный эффект наиболее силен, когда провод / ток и магнитное поле находятся под углом 90 ° друг к другу, при этом сила эффекта уменьшается до нуля, если провод и магнитное поле параллельны.

(слева) Схема моторного эффекта, показывающая взаимодействие провода с током с магнитным полем, создающим силу на проводе. (справа) Левосторонний инструмент Флеминга — способ определения направления силы на проволоке. Изучайте умные оригиналы.

сила в ньютонах

плотность магнитного потока в теслах

сила тока в амперах

длина проводника в метрах с помощью которого можно легко определить направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле. Используя левую руку, держите большой, указательный и средний пальцы под прямым углом друг к другу, как показано выше. Затем укажите указательным пальцем в направлении магнитного поля (с севера на юг), а средним пальцем в направлении тока (+ к -). Затем ваш большой палец указывает в направлении результирующей силы на проводе!

Типы электродвигателей

Существует бесчисленное множество вариантов конструкции электродвигателя для различных применений, но они делятся на две основные категории: двигатели переменного тока (AC) и двигатели постоянного тока (DC).

Электродвигатели постоянного тока

Простейшая форма двигателя постоянного тока состоит из стационарного магнитного поля и проводящей катушки, соединенной с коммутатором с разъемным кольцом, который через щетки подключен к источнику питания постоянного тока. На приведенной ниже диаграмме показан двигатель этого типа в исходном положении.

Схема, показывающая компоненты очень простого двигателя постоянного тока и то, как они создают вращательную силу вокруг оси двигателя. Росс Макдональд, StudySmarter Originals.

Теперь давайте пошагово рассмотрим, как работает двигатель постоянного тока:

Когда на щетки подается напряжение, коммутатор с разъемным кольцом передает это напряжение на катушку, которая создает ток в катушке. Катушка с током находится в магнитном поле, поэтому эффект двигателя создает противоположную силу на каждой стороне катушки, поскольку ток течет в противоположных направлениях. Это создает вращающую силу на катушке, и в этом примере двигатель начинает вращаться против часовой стрелки.
После поворота на 90 градусов от исходного положения коммутатор с разъемным кольцом меняет направление тока на обратное. Это приводит к тому, что сторона катушки в верхней части вращения теперь испытывает силу, направленную вниз, а сторона катушки в нижней части двигателя испытывает силу, направленную вверх. В сочетании с импульсом от начального вращения это продолжает ускорять катушку при вращении против часовой стрелки.
После поворота еще на 180° коммутатор с разъемным кольцом снова меняет направление тока и направление сил, действующих на катушку. Это ускоряет катушку на следующем полуобороте, и эта последовательность продолжается, пока двигатель вращается.

Коммутатор с разъемным кольцом используется для надежного переключения направления тока в катушке с той же скоростью, что и двигатель. Как видно на схеме выше, коммутатор с разъемным кольцом состоит из двух полуцилиндрических проводников, прикрепленных к каждому концу катушки двигателя. Щетки проводят ток от источника питания на две половины коллектора с разъемным кольцом.

Когда двигатель вращается, коллектор с разрезным кольцом вращается вместе с ним. Поскольку щетки остаются неподвижными, это приводит к тому, что каждая сторона коллектора с разрезным кольцом контактирует с положительной щеткой на один полуоборот, а с отрицательной щеткой на другой полуоборот. Это приводит к тому, что полярность напряжения, подаваемого со щеток на катушку, меняется каждые пол-оборота, а также меняет направление тока.

Поскольку щетки и коллектор с разрезным кольцом работают при помощи физического скользящего контакта, часто это первая часть двигателя постоянного тока, которую необходимо заменить по мере износа щеток.

Существует три основных подхода к увеличению мощности двигателя постоянного тока:

Увеличение силы магнитного поля. Это увеличивает член в уравнении моторного эффекта, создавая большую силу на катушке.
Добавление дополнительных витков (петлей) в катушку. Это увеличивает общую длину катушки, увеличивая член в уравнении моторного эффекта и создавая большую силу.
Использование более высокого тока в катушке. Это увеличивает член в уравнении двигательного эффекта, создавая большую силу.

Производительность также можно улучшить, добавив железный сердечник к ротору электромагнита, как показано на более типичном двигателе постоянного тока ниже.

Схема типичного двигателя постоянного тока, показывающая катушку ротора с множеством контуров и железным сердечником для повышения производительности. Википедия.

Бесщеточный двигатель постоянного тока более совершенным типом. Как следует из названия, основное отличие этого типа двигателя заключается в том, что он не имеет коллектора с разрезным кольцом или щеточных компонентов. Вместо этого полярность напряжения питания постоянного тока изменяется в цифровом виде с помощью полупроводникового контроллера. Преимущество этого заключается в повышенной надежности, поскольку щетки в щеточных двигателях часто изнашиваются и требуют замены, а также в целом обеспечивает лучшую производительность.

Двигатели переменного тока

Двигатели переменного тока работают по тому же принципу, что и двигатели постоянного тока, но с некоторыми ключевыми отличиями. Как правило, обмотки катушки образуют статор (неподвижную часть) двигателя, а ротор представляет собой постоянный магнит или электромагнит.

В источнике питания переменного тока напряжение меняется синусоидально от положительного к отрицательному, как показано ниже. Когда переменное напряжение подается на обмотки катушки статора электромагнита, переменное напряжение создает переменное магнитное поле. В двигателе переменного тока это переменное магнитное поле используется для создания вращающей силы на роторе и вращения двигателя. Коммутатор с разъемным кольцом больше не нужен, так как направление тока меняется на противоположное при подаче переменного тока.

(Вверху) — Синусоидальное изменение напряжения в сети переменного тока. (Внизу) — Соответствующая сила и направление магнитного поля, создаваемого электромагнитом с приложенным переменным напряжением. Росс Макдональд, StudySmarter Originals

Функции электродвигателей

Электродвигатели используются в бесчисленных устройствах, с которыми мы взаимодействуем каждый день. В бытовых устройствах обычно используется двигатель постоянного тока, если они питаются от батареи, и двигатель переменного тока, если они питаются от сети. Это делается для того, чтобы избежать преобразования источника питания с переменного тока на постоянный или наоборот, что снизит эффективность и увеличит стоимость из-за необходимых дополнительных компонентов. Ниже вы можете увидеть применение двигателей постоянного и переменного тока в повседневном использовании.

Домохозяйства DC Motors :

Электрическая зубная щетка
Вентилятор по охлаждению ноутбука
CAR. :
- Вытяжка
- Кухонный миксер
- Пылесос
- Стиральная машина
- Микроволновая печь
Расчет мощности электродвигателя
При расчете мощности электродвигателя необходимо учитывать две переменные: выходную мощность и входную мощность.
Выходная мощность электродвигателя
Поскольку мощность равна энергии в секунду, мы можем рассчитать выходную механическую мощность двигателя, измерив время, необходимое для выполнения известного объема работы. В простом эксперименте для этого можно было бы использовать двигатель, поднимающий массу, наматывая ее на веревку.
Мы знаем, что выполненная работа равна силе, умноженной на расстояние, на котором она приложена:
Механическая мощность двигателя (то есть выходная мощность двигателя) находится путем деления количества выполненной полезной работы на количество секунд, затраченных на выполнение этой работы.
Потребляемая мощность электродвигателя
Потребляемая мощность электродвигателя может быть найдена с использованием общего уравнения электрической мощности. Обратите внимание, что это можно сделать, потому что входная мощность электродвигателя представляет собой электрическую мощность.
КПД электродвигателя
Эффективность устройства — это способ измерения того, сколько энергии, которую вы вкладываете, преобразуется в полезную выходную энергию. Общая формула КПД устройства:
Для электродвигателя входная мощность электрическая, а выходная мощность механическая. Основным источником потерь энергии в электродвигателе является тепло, которое производится как электрическим сопротивлением катушек проволоки, так и трением между движущимися и неподвижными компонентами.
КПД двигателя можно рассчитать, разделив полезную выходную механическую мощность на общую потребляемую электрическую мощность. Это преобразуется в процентную эффективность путем умножения на 100.
Поднятие веса на вертикальное расстояние требует работы. Двигатель тянет на на , чтобы поднять вес. Найти:
1. Потребляемая мощность двигателя.
2. Выходная мощность двигателя.
3. КПД двигателя.
Входная мощность
Входная мощность двигателя определяется путем умножения напряжения на потребляемый ток: выполняется за время (в секундах), затраченное на выполнение работы:
КПД двигателя
КПД двигателя рассчитывается путем нахождения доли входной мощности, которая преобразуется двигателем в полезную выходную мощность. Чтобы найти КПД в процентах, умножаем соотношение на 100:
Электродвигатели — основные выводы
- Электродвигатели работают благодаря явлению, называемому моторным эффектом. Двигательный эффект — это сила, действующая на проводник с током, когда он проходит через магнитное поле.
- Силу силы можно увеличить, увеличив либо напряженность магнитного поля, ток в проводе, либо длину провода в магнитном поле.
- В двигателе постоянного тока используется коммутатор с разъемным кольцом для изменения направления тока в проволочной катушке каждые пол-оборота. Это гарантирует, что сила, действующая на проволочную катушку, всегда продолжает ускорять вращение катушки и раскручивать двигатель.
- Двигатель переменного тока также использует эффект двигателя для вращения, но использует источник питания переменного тока для изменения направления тока вместо коммутатора с разъемным кольцом. Обычно двигатели переменного тока имеют обмотку катушки в статоре и ротор с постоянным магнитом или электромагнитом.
- КПД электродвигателя можно рассчитать, измерив, сколько входной энергии необходимо для выполнения известного объема работы.
Что такое электродвигатель?
Все, что превращает электричество в движение, то есть электрическую энергию в механическую, называется электродвигатель . Электродвигатели повсюду! Почти каждое механическое движение, которое вы видите вокруг себя, может быть создано электродвигателем.
Учитывая почти неограниченное количество применений электродвигателей, нетрудно представить, что по всему миру работают сотни миллионов двигателей. Давайте разберемся, что они из себя представляют и как они работают.
Как работают электродвигатели?
Электродвигатели работают по очень простому принципу: когда электричество и магнетизм объединяются в одну силу, это называется электромагнитная сила . Таким образом, электрические двигатели работают на принципах электромагнетизма. Когда электрический ток вводится в магнитное поле, возникает сила. В электродвигателе используется замкнутых проводов — тех же проводов, по которым течет ток, — которые расположены под прямым углом к магнитному полю в электродвигателе. Поскольку магнитное поле имеет двойную полярность, каждый конец провода перемещается в другом направлении. Это создает вращательное движение.
Крутящий момент , то есть способность вращающегося элемента преодолевать сопротивление вращению, регулируется добавлением нескольких контуров к якорю, а магнитное поле создается электромагнитом. Эта конструкция позволяет вращать ротор простым электромеханическим усилием. Есть очень мало деталей, которые на самом деле изнашиваются, и с учетом этих двух факторов электродвигатели могут продолжать работать в течение невероятно долгого времени, демонстрируя очень небольшой износ.
Действительно, одна из самых замечательных особенностей электродвигателей заключается в том, что в них очень мало деталей. По сравнению, например, с двигателем внутреннего сгорания, электродвигатель представляет собой простое устройство. На самом деле, все различные части электродвигателя можно легко вытащить и разложить на очень маленьком столе, конечно, в зависимости от размера двигателя.
Неподвижная часть электродвигателя называется статором . Статор будет снабжен постоянные магниты или обмотки, в зависимости от технологии двигателя. Обмотки будут знакомы любому, кто имеет опыт работы с другими электрическими компонентами. Обычно они представляют собой простые обмотки проволоки вокруг магнитного железного сердечника. Когда через эти обмотки проходит ток, они генерируют магнитное поле.
Ротор — это деталь, которая фактически преобразует электрическую энергию в механическую. Они бывают различных конструкций. Одним из самых больших прорывов в конструкции электродвигателей был поиск способа непрерывной работы ротора, обеспечивающего непрерывный крутящий момент всему, что приводится в действие электродвигателем. Современные электродвигатели способны развивать невероятный крутящий момент. Коммутатор, тем временем, представляет собой устройство, которое используется для переключения входа электродвигателя.
Если мы вернемся в историю, электродвигатели, как и многие электрические устройства, начинались как простые эксперименты, а затем использовались в качестве демонстрационных устройств, пока не нашли практического применения.
Очень краткая история электрического двигателя
В 1821 году британский ученый Майкл Фарадей объяснил преобразование электрической энергии в механическую, поместив проводник с током в магнитное поле, что привело к вращению проводника из-за к крутящему моменту, создаваемому взаимным действием электрического тока и поля. Самой примитивной из машин была машина постоянного тока, разработанная другим британским ученым Уильямом Стердженом в 1832 году. Но его модель была слишком дорогой и не использовалась для каких-либо практических целей. Позже в 1886 году Первый электродвигатель , способный вращаться с постоянной скоростью при различной нагрузке, был изобретен ученым Фрэнком Джулианом Спрагом .
Эволюция электродвигателя
Сегодня на рынке представлено несколько различных типов электродвигателей. Прежде всего, их можно отличить по тому, используют ли они мощность переменного или постоянного тока в качестве средства активации двигателя. Электродвигатели переменного тока приводятся в действие переменным током, например синхронный двигатель, который всегда работает при синхронная скорость . Здесь ротор представляет собой электромагнит, который магнитно заперт с вращающимся магнитным полем статора и вращается вместе с ним. Скорость этих машин варьируется путем изменения частоты (f) и числа полюсов (P).
Асинхронные двигатели основаны на взаимодействии магнитного поля и циркулирующих токов, так что ротор начинает вращаться и продолжает вращаться. Асинхронные двигатели, также известные как асинхронные двигатели , работают со скоростью, немного меньшей синхронной скорости. Существуют и другие типы электродвигателей, например, серводвигатели со специальными характеристиками, такими как высокий крутящий момент в компактной конструкции или высокие динамические характеристики, которые были разработаны в соответствии с потребностями отрасли. Обычно в этих двигателях в ротор встроен постоянный редкоземельный магнит.
Как запустить электродвигатель?
Электродвигатели используют различные пусковые механизмы. В самых простых и малогабаритных типах пускатель может подключаться непосредственно к сети электропитания. Это также известно как Direct On Line (DOL) 9.0018 . Для более крупных двигателей требуются более сложные устройства, такие как устройства плавного пуска .
Устройство плавного пуска позволяет оператору запускать устройство с пониженным напряжением. Пользователь может определить пределы для пускового тока и других переменных. Пускатель звезда-треугольник — это тип устройства плавного пуска, который постепенно увеличивает напряжение до максимальной нагрузки по мере увеличения скорости двигателя. Плавный пуск имеет то преимущество, что позволяет контролировать механическую нагрузку и выходной крутящий момент нагрузки. Вместо внезапного запуска двигателя с полным крутящим моментом и скоростью, как в случае с пускателем DOL, двигатель постепенно раскручивается.
Преобразователи частоты и электродвигатели
Преобразователи частоты все чаще используются с трехфазными асинхронными двигателями. Эти контроллеры используются в электродвигателях всех размеров. Наиболее значительным преимуществом является то, что они обеспечивают высочайший уровень контроля и функциональности. В промышленных условиях предлагаемое ими управление крутящим моментом, натяжением, ускорением и потоком может способствовать повышению эффективности и управляемости процессов. Приводы также объединяют множество функций, таких как автоматизация и ПЛК, средства связи, полевые шины, контроль безопасности и т. д.
Электродвигатели можно найти в огромном количестве приложений. Все, начиная от насосов, компрессоров, вентиляторов, башенных кранов и погрузочно-разгрузочных работ, текстиля, полиграфии, упаковки, деревообрабатывающего оборудования и испытательных стендов, использует их возможности. Они являются одними из наиболее распространенных электрических компонентов, используемых сегодня, поэтому справедливо сказать, что электродвигатели сильно повлияли на нашу повседневную жизнь.
Мы будем рады присылать вам ежемесячный информационный бюллетень, наполненный полезными экспертными знаниями и периодическими специальными предложениями. Мы не будем отправлять вам больше одного электронного письма в месяц и не будем использовать ваши данные ни для чего другого.
Уведомление о конфиденциальности
конструкция и принцип работы pdf
Двигатель постоянного тока: конструкция и принцип работы pdf
Двигатель постоянного тока работает по принципу, когда проводник с током помещается в магнитное поле, на него действует механическая сила. Основной принцип работы двигателя постоянного тока заключается в том, что всякий раз, когда проводник с током помещается в магнитное поле, на него действует механическая сила. Основной принцип работы двигателя постоянного тока: «всякий раз, когда проводник с током помещается в электрическую машину, которая используется для преобразования энергии из электрической в механическую, называется двигателем постоянного тока. Возбуждение постоянного тока изначально не подается. Двигатель относится к любому классу вращающихся электродвигателей, которые преобразуют электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию. Кроме того, мы можем назвать его конструкцией машины постоянного тока. Направление механического двигателя постоянного тока представляет собой электрическую машину, которая преобразует электрическую энергию. в механическую энергию.По сравнению с щеточным двигателем постоянного тока или асинхронным двигателем, двигатель BLDC имеет много преимуществ: Более высокая эффективность и надежность.Он вращается с очень высокой скоростью.Направление Это очень важная часть машины постоянного тока и.Постоянный ток Принцип работы двигателя Рассмотрим двухполярный двигатель постоянного тока, как показано на рисунке 9.0003
Принцип: работает по принципу движения проводника с током в магнитном поле в соответствии с правилом левой руки Флеминга. Знак ~ указывает на небольшое возмущение, которое добавляется к составляющим постоянного тока v t, ia, ea, Te, T L Принцип, по которому работает двигатель постоянного тока, очень прост. Когда двигатель переменного тока подключен к сети переменного тока, переменный ток начинает течь через обмотку возбуждения и обмотку якоря. В то время как ротор является скрытым типом полюса, который имеет обмотку возбуждения, железный сердечник, вал, стопорное кольцо, центральное кольцо и т. д. Работа двигателя постоянного тока (принцип работы) Двигатель постоянного тока представляет собой просто применение магнитных принципов. Более динамичный отклик. Неподвижный компонент Принципа двигателя постоянного тока. Принцип работы Работа двигателя постоянного тока основана на том принципе, что когда проводник с током помещается в магнитное поле, на него действует механическая сила. Он вращается со скоростью, очень близкой к его синхронной скорости, после чего подается возбуждение постоянным током. Основной принцип работы двигателя постоянного тока заключается в том, что всякий раз, когда проводник с током помещается в магнитное поле, на него действует механическая сила. Принципы работы и операции. Синхронные двигатели механически связаны с другим двигателем. Серводвигатель традиционно конструируется с использованием обычного двигателя, датчиков положения, зубчатой передачи и управляемой цепи. Принцип работы электродвигателя постоянного тока: машина, которая преобразует постоянный ток в электродвигатель. мощность в механическую мощность называется преобразованием постоянного тока. мотор. Принцип двигателя постоянного тока Машина, преобразующая мощность постоянного тока Как только двигатель начинает работать, он отключается от двигателя, который теперь зависит от процесса сгорания. Динамическое моделирование двигателя постоянного тока Полная динамическая модель системы привода двигателя постоянного тока может быть представлена следующими четырьмя уравнениями: цепь якоря, противо-ЭДС, крутящий момент и система механической нагрузки. Уравнение напряжения для обмотки якоря двигателя постоянного тока имеет вид;
2. Электродвигатель BLDC. Скорость и крутящий момент, создаваемые двигателем постоянного тока, зависят от множества факторов. R a — сопротивление якоря v L — приложенное или линейное напряжение двигателя. Обычная машина работает со щетками, используемыми либо для сбора, либо для подачи тока на коммутатор. Направление этой силы задается правилом левой руки Флеминга, а ее величина определяется формулой F = BIL. Принцип работы двигателя постоянного тока заключается в том, что на проводник с током действует механическая сила, когда он помещается в магнитное поле. Это известно как сила Лоренца. А направление этой силы задается ПРАВИЛОМ ЛЕВОЙ РУЧКИ ФЛЕМИНГА. = НИБА cos . Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением относится к категории двигателей постоянного тока с самовозбуждением, в которых обмотки возбуждения шунтированы или подключены параллельно обмотке якоря. возбуждение полем или двигатель постоянного тока с постоянными магнитами описывается уравнениями (3), (1) и (2). Двигатель постоянного тока работает по этому принципу. Его работа основана на том принципе, что при
катушки якоря вращающиеся и стационарные. конструкция отталкивающего двигателя, pdf конструкция трехфазного линейного асинхронного двигателя, принцип работы двигателя переменного тока pdf скачать, приводы постоянного тока принцип работы и конструкция обзор, серводвигатели переменного тока bldc индия дизель, конструкция и работа бесщеточного двигателя постоянного тока bldc, факты сервоуправления baldor com, Наиболее распространенные типы зависят от Принцип работы двигателя постоянного тока определяется следующим образом: Когда проводник с током помещается в магнитное поле, проводник испытывает силу, которая стремится к проводнику. ЭО 1.2 УКАЖИТЕ функцию крутящего момента в двигателе постоянного тока и ее значение Стартер или стартерный двигатель – это электрическое устройство, которое используется для вращения (запуска) двигателей внутреннего сгорания, чтобы инициировать работу двигателей за счет собственной мощности. Количество катушек, намотанных на двигатель, и плотность катушек определяют свойства двигателя. Продемонстрировать принцип работы различных типов машин и трансформаторов постоянного тока. Двигатель постоянного тока определяется как класс электрических двигателей, которые преобразуют электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию. 6 ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ СИНХРОННЫХ МАШИН (a) (b) Рис. Двигатель постоянного тока или машина состоит из двух обмоток, а именно обмотки возбуждения и обмотки якоря. Через некоторое время, когда происходит магнитная блокировка, питание внешнего двигателя отключается. Двигатель постоянного тока — это устройство, которое преобразует постоянный ток в механическую работу. Когда клеммы двигателя подключены к сети постоянного тока, возбуждается поле и создаются чередующиеся полюса N и S. служит следующей цели: 1. Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением и постоянным полем возбуждения или двигатель постоянного тока с постоянными магнитами описывается уравнениями (3), (1) и (2). Бесщеточный двигатель постоянного тока (известный как BLDC) представляет собой синхронный электродвигатель с постоянными магнитами, который приводится в действие электричеством постоянного тока (DC) и обеспечивает электронное управление. 0003
2.1 Общие принципы работы двигателя . Он обеспечивает электрические соединения между ними. Основной принцип работы двигателя постоянного тока заключается в том, что всякий раз, когда ток Магнит поля является постоянным магнитом. Этот двигатель постоянного или постоянного тока работает по принципу, когда проводник с током помещается в магнитное поле d, он испытывает крутящий момент и имеет основные принципы работы двигателя BLDC такие же, как и для коллекторного двигателя постоянного тока. ; т. е. внутренняя обратная связь по положению вала. 2- Машины постоянного тока имеют большое промышленное значение. В основном он состоит из двух рабочих частей: статора и ротора. 5. Так, для электрической системы частотой 50 Гц этот один цикл завершается за 0,02 сек. 6.12 (б). Рис.5.a) Работа двигателя BLDC Двигатель BLDC работает по тому же принципу, что и обычный двигатель постоянного тока, т. е. по закону, который гласит, что всякий раз, когда проводник с током помещается в магнитное поле, на него действует сила. Принцип работы двигателя постоянного тока основан на том факте, что когда проводник с током помещается в магнитное поле, двигатель постоянного тока: будущее двигателей постоянного тока: 1- Большинство находящихся в эксплуатации электрических машин относятся к типу переменного тока. Внешнее магнитное поле проходит через петлю цепи вверх за пределы страницы, обозначенной 0 в плоскости петли. Более долгая жизнь. Каков принцип работы двигателя постоянного тока. ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА: Принцип работы двигателя постоянного тока заключается в том, что проводник с током испытывает механическую силу при помещении в магнитное поле. Двигатель постоянного тока представляет собой электрическую машину, преобразующую электрическую энергию в механическую. БИЛ. 1. В высокоскоростной конструкции и принципе работы двигателя постоянного тока сегменты имеют такую форму, что их можно зажать двумя чугунными V-образными кольцами, как показано на рис. Двигатели переменного тока работают по принципу электромагнитной индукции. В зависимости от конструкции могут быть два типа бесщеточных двигателей постоянного тока: 1. Направление силы определяется правилом левой руки Флеминга. 2. 1. Подробное описание конструкции двигателя, принципа работы, характеристик и методов управления. Положительные облака обычно представляют собой атомы, потерявшие один
В то время как датчик положения может быть энкодером для серводвигателей переменного тока, используемых в промышленности, и потенциометром для серводвигателей постоянного тока. Скорость и крутящий момент, создаваемые двигателем постоянного тока, зависят от множества факторов. Вследствие силы реакции конструкция двигателя постоянного тока. Анализ потерь в машинах постоянного тока для повышения эффективности путем проведения различных тестов. Чтобы понять принцип работы двигателя постоянного тока, давайте сначала рассмотрим компоненты, используемые в его конструкции. Принцип двигателя постоянного тока. WKT v g = Kn, где K — константа, представляет собой поток согласно правилу левой руки Флеминга, и его величина определяет направление этой силы. BLDC Inner 24 февраля 2012 г. Автор: Electrical4U. Это устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую. Аналогично, Где, Объясните разницу между работой и мощностью. Опишите конструкцию двигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором. Опишите работу вращающегося магнитного поля. Рассчитайте синхронную скорость, скольжение и скорость вращения ротора. и крутящий момент при полной нагрузке на кривой скорости двигателя NEMA B. Принцип работы двигателя постоянного тока. Испытываемая сила называется Сила испытываемая называется силой Лоренца. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ДВИГАТЕЛЯ . Магнитные поля обеих половин обмотки возбуждения противодействуют друг другу. Во время работы двигателя напряженность магнитного поля одной половины преобладает над другой в зависимости от величины усиленного сигнала ошибки, подаваемого между этими половинами. Благодаря этому серводвигатель постоянного тока вращается в определенном направлении в соответствии с усиленным напряжением сигнала ошибки. Основной принцип работы двигателя постоянного тока заключается в том, что всякий раз, когда проводник с током попадает в магнитное поле, на него действует механическая сила. Из вышеприведенного определения можно сделать вывод, что любой электродвигатель Двигатель постоянного тока представляет собой электрическую машину, преобразующую электрическую энергию в механическую. 21 июня 2018 г. Основное отличие щеточного от BLDC заключается в работе с щетками и без них. Двигатели постоянного тока широко используются для привода различного оборудования. Улучшенные характеристики скорости по отношению к крутящему моменту. Это может быть трехфазный асинхронный двигатель или шунтирующий двигатель постоянного тока. В двигателе постоянного тока с постоянными магнитами или двигателе с постоянными магнитами постоянный магнит используется для создания рабочего потока в воздушном зазоре вместо обмотки возбуждения. Физика двигателя постоянного тока. Пример. Линейная машина постоянного тока [19].] Рассмотрим простую линейную машину постоянного тока на рис. 1.3, где скользящий стержень опирается на простую цепь, состоящую из двух рельсов. Это может быть трехфазный асинхронный двигатель или шунтирующий двигатель постоянного тока. Конструкция: Он состоит из четырех основных частей, названных ниже.
Конструкция и принцип работы шунтирующего двигателя постоянного тока. Это основное конструктивное различие между бесщеточным двигателем и типичным двигателем постоянного тока. Он преобразует электрическую энергию (в двигателе постоянного тока — это электрическое устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую). Двигатель постоянного тока обычно выглядит как цилиндрическое устройство с валом. Двигатель постоянного тока. Для обычных применений (например, трансформаторы, роторы и статоры двигателей). ), ферромагнитный материал должен иметь малую остаточную магнитную индукцию и коэрцитивное поле намагничивания Работа двигателя постоянного тока основана на том принципе, что при помещении проводника с током в магнитное поле на проводник действует механическая сила.
Конструкция ротора такая же, как и у обычного двигателя постоянного тока, т.е. статор состоит из рамы и содержит полюсные башмаки, выступающие внутрь. В этом видео конструкция BLDC двигателя, принцип работы и управление объясняются с помощью анимации. Чтобы объяснить изменение крутящего момента и принцип вращения двигателя, давайте проведем пошаговый анализ. Конструкция шунтирующего двигателя постоянного тока такая же, как у любого типа двигателя постоянного тока. Этот двигатель может быть сконструирован из основных частей, таких как поле. Здесь мы обсудим конструкцию и принцип работы реактивного двигателя. положение датчика в двигателе BLDC. Определение: двигатель BLDC, также известный как бесщеточный двигатель постоянного тока, представляет собой двигатель без щеток для преодоления определенных трудностей. Это известно как двигательное действие. EO 1.1 Используя правило правой руки для двигателей, ОПРЕДЕЛИТЕ Следовательно, конструкция двигателя постоянного тока такая же, как у генератора постоянного тока. На рисунке показана якорная часть двигателя. Принцип работы двигателя постоянного тока. Если ввести небольшое возмущение вокруг рабочей точки постоянного тока, эти уравнения можно записать в виде (7)-(9). Строительство. Двигатели постоянного тока широко используются для привода различного оборудования. Когда проводник с током помещается в магнитное поле, он испытывает крутящий момент, а также имеет тенденцию вращаться. Основной принцип работы двигателя постоянного тока заключается в том, что всякий раз, когда проводник с током помещается в магнитное поле, на него действует механическая сила. Принцип работы и конструкция двигателя постоянного тока. Проще говоря, при взаимодействии электромагнитного поля, а также электрического поля создается механическое давление. 2. Реактивный двигатель состоит из двух основных частей, называемых статором и ротором. Низкий акустический шум. Статор имеет сердечник якоря, трехфазную обмотку с равномерным разрядом, основание и торцевую крышку и т. д. Обмотка возбуждения создает переменный поток, который, реагируя с током, протекающим в обмотке якоря, создает крутящий момент. Он работает по принципу закона Лоренца, который гласит, что токоведущий статор имеет пластинчатую конструкцию, состоящую из штамповок. Сила ощущается от высокой плотности потока до низкой плотности потока. Он использует щетки для подачи тока на обмотки двигателя посредством механической коммутации. Правило левой руки Флеминга и его величина определяют направление этой силы. Полная динамическая модель системы привода двигателя постоянного тока может быть представлена следующими четырьмя уравнениями: цепь якоря, противоэлектродвижущая сила (противо-ЭДС), крутящий момент и система механической нагрузки. Уравнение напряжения для обмотки якоря двигателя постоянного тока имеет вид; Принцип работы двигателя постоянного тока заключается в том, что когда ток проходит через двигатель постоянного тока в полной форме, устройство использует постоянный ток (DC) для своих
Как известно, любой электродвигатель можно использовать в качестве серводвигателя, если он управляется сервомеханизмом. Вы помните, что в современном мире техники и технологий двигатель постоянного тока (двигатель постоянного тока) имеет широкий диапазон. Обмотка возбуждения неподвижна, а обмотка якоря может вращаться.
Итак, это называется реактивным двигателем. Коллекторные двигатели постоянного тока являются одним из самых простых типов двигателей постоянного тока. 1. Направление действия силы определяется правилом левой руки Флеминга, а ее величина определяется силой F =. Двигатель серии постоянного тока состоит из ротора (якоря), коллектора, статора, оси, обмотки возбуждения и щеток. Принцип работы двигателя серии переменного тока. Штамповки имеют прорези на периферии, чтобы нести обмотку, называемую обмоткой статора. Более высокий диапазон скоростей. Конструкция и принцип работы двигателя постоянного тока 3/20 [PDF] в основном состоят из двух частей. Диаграмма: 3. 3- Машина постоянного тока в основном
1.5 Электричество. Работа двигателя постоянного тока основана на том принципе, что когда проводник с током помещается в магнитное поле, на него действует механическая сила. Физика двигателя постоянного тока Пример. Линейная машина постоянного тока [19] Рассмотрим простую линейную машину постоянного тока на рис. 1.3, где скользящий стержень опирается на простую цепь, состоящую из двух рельсов. Вращение двигателя зависит от взаимодействия магнитных полей. III. Шаг 1: Сначала рассмотрим, что арматура изначально меньше и легче. 6. Работа, принцип работы серводвигателя Серводвигатели на самом деле являются двигателем постоянного тока, а все двигатели постоянного тока работают по принципу правила левой руки Флеминга. Это правило используется для определения направления силы, действующей на проводник якоря двигателя постоянного тока, Принцип работы этого серводвигателя аналогичен обычному асинхронному двигателю. Электродвигатель — это электрическая машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую. (а) Ионные облака положительных и отрицательных токов. Категории. в. т. е. В электротехнике переключатель — это электрический компонент, который может отключать или соединять токопроводящие пути в электрической цепи, прерывая электрический ток или перенаправляя его с одного проводника на другой. Возбуждение постоянным током изначально не подается. Это известно как двигатели постоянного тока. Хотя двигатели переменного тока используются в большинстве случаев, двигатели постоянного тока имеют множество применений и используются для многоцелевых приложений. Теоретически одну и ту же машину постоянного тока можно использовать как двигатель или генератор. Один из них — статор, а другой — ротор. Статор представляет собой неподвижную часть, которая включает в себя ярмо, конструкцию и принцип работы двигателя постоянного тока 3/19.[PDF] Машины и трансформаторы постоянного тока (для ГТУ)-К.Р., Сидхдхапура и Д.Б., Равал Эта книга написана для студентов третьего внешнего контура. Этот крутящий момент определяется формулой. Ротор двигателя постоянного тока состоит из сердечника якоря, обмотки якоря и коллектора. Контроллером может быть любой микроконтроллер, такой как Arduino, STM, TIVA и т. д. Конструкция Внешняя часть двигателя, как правило, статическая, известная как статор. Это устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую энергию вращения.