Site Loader
Posted on 13.03.2023

Содержание

Электрические машины переменного тока: устройство, классификация, назначение

Применение электричества состоит в превращении его в иные виды энергии — световую, тепловую, магнитную, химическую и механическую.

В последнем случае преобразователями чаще всего выступают электрические машины переменного тока.

Устройство

Машина, работающая и на постоянном, и на переменном токе, состоит из двух частей:

  1. неподвижной — индуктора или статора;
  2. вращающейся внутри нее — якоря или ротора.

Каждый узел состоит из сердечника и обмотки, размещенной в его пазах. Отличие машин Iпост и Iпер. состоит в порядке подачи тока: в первом случае – на обмотку вращающейся части, во втором – неподвижной.

Еще одна особенность: статорные и роторные сердечники набирают из отдельных изолированных листов электротехнической стали, что препятствует возникновению в них вихревых токов.

Понятия «индуктор» и «якорь» относятся к машинам постоянного тока.

Принцип работы

Электрические машины могут выступать в роли:

  1. генератора. Установка производит ток, обусловленный явлением электромагнитной индукции: изменения магнитного потока, пересекающего проводник, приводит к возникновению в нем ЭДС;
  2. двигателя. Электромагнитное воздействие со стороны статора заставляет подвижную составляющую вращаться.

Важное отличие от устройств Iпост: в режиме двигателя вращается магнитное поле, создаваемое статором. Это обусловлено характером Iпер. (периодическое изменение величины и направления) и расположением катушек обмотки.

По типу питания электрические машины делятся на два вида:

  1. однофазные. Статорные катушки разнесены на угол в 1800, вследствие чего при протекании в них Iпер. формируется пульсирующее магнитное поле. Его можно представить как сумму двух полей, вращающихся в противоположном направлении.
    Наличия пульсирующего поля для обращения ротора недостаточно, но если тому придать такое движение извне, он продолжит вращение в ту же сторону. Это обусловлено тем, что за счет электромагнитного взаимодействия подвижный элемент гасит ту составляющую пульсирующего магнитного поля, что направлена против его вращения. В результате действующим остается только одно вращающееся магнитное поле, оно и увлекает ротор за собой. На ранних этапах ротор раскручивали вручную, сегодня для этого применяют пусковую обмотку, шунтирование или запуск через конденсатор;
  2. трехфазные. Обмотки фаз А, В и С разносят на треть периода (в однополюсной машине это 120 градусов), вследствие чего из-за разности токов в фазах результирующее магнитное поле как бы вращается в одну сторону. Очевидно, что за период оно совершит один оборот, то есть при частоте тока 50 Гц поле вращается со скоростью 3000 об/мин. Если на роторе установить электромагнит с двумя парами полюсов, а на статоре — 6 равноудаленных катушек, подключенных к фазам в последовательности А – В – С – А – В – С, то скорость вращения поля сократится вдвое: до 1500 об/мин.
    Она равна W = (60*f)/n, где f — частота электрического тока, n — число пар полюсов и катушек, подключенных к одной фазе.

Сказанное относится как к двигателю, так и к генератору. То есть для создания 3-фазного тока частотой 50 Гц при наличии 30 пар полюсов ротор требуется вращать со скоростью всего 100 об/мин вместо 3000, что важно для роторов гидроэлектростанций.

Сколько бы ни было катушек, все они объединены в 3 однофазные группы, поэтому статор 3-фазной электрической машины всегда имеет 6 выводных клемм. В группах катушки подключаются параллельно или последовательно.

Особенности

По способу взаимодействия ротора и вращающегося магнитного поля, устройства делятся на два вида – синхронные и асинхронные. В первом случае скорости вращения поля и ротора совпадают, во втором – отличаются.

Синхронная электрическая

Установки данного типа одинаково широко применяются в роли двигателей и генераторов. Подобные машины используются на всех электростанциях. Ротор имеет собственные магнитные полюсы.

Ротор представляет собой электромагнит на Iпост от стороннего источника, реже — постоянный магнит. Сторонним источником Iпост.  обычно выступает генератор, смонтированный на валу машины. Но в некоторых случаях используют и аккумулятор.

Вращение обусловлено взаимодействием вращающегося магнитного поля статора и собственного поля ротора. Первое увлекает за собой второе, заставляя подвижный элемент вращаться с той же скоростью (режим двигателя). Если же вращать ротор сторонней механической силой, на выводах обмотки статора получится 3-фазное напряжение (режим генератора).

Асинхронная электрическая

Данное устройство в основном используется как двигатель. В сравнении с синхронной имеет более простую конструкцию, чем и объясняется широкое распространение. Ротор собственных магнитных полюсов не имеет, поскольку его магнитное поле является наведенным (у синхронных — собственное).

Асинхронные машины делятся на два вида:

  • коллекторные;
  • бесколлекторные.

Первые более разнообразны по характеристикам, но из-за наличия такого дорогого и малонадежного узла, коим является коллектор, сфера их использования ограничена.

Бесколлекторные устройства наиболее распространены, они делятся на два вида:

  • с короткозамкнутым ротором;
  • с фазным ротором.

Обмотка первого представляет собой обойму из медных или алюминиевых стержней в форме беличьего колеса, тогда как тело самого элемента изготовлено из ферромагнитной стали и представляет собой сердечник.

Вместе сердечники ротора и статора образуют магнитопровод, а имеющиеся на них обмотки работают подобно трансформаторным:

  1. в обмотках статора при подключении его клемм к 3-фазному напряжению формируется вращающееся магнитное поле, как было описано выше;
  2. для ротора движущееся относительно него вращающееся магнитное поле является переменным, отчего в его обмотке, согласно закону электромагнитной индукции, наводится ЭДС и возникает ток;
  3. он создает в обмотке ротора магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора.
    Иными словами, возникает действующая на стержни ротора амперова сила. Он начинает вращаться вслед за полем статора.

Очевидно, что скорость вращения ротора V не может быть равна аналогичному параметру поля статора V0, поскольку при таких условиях последнее уже не будет переменным для роторной обмотки.

Потому данный двигатель и называют асинхронным. Если при вращении ротор обгоняет поле статора, машина переходит в режим генератора. Разность V и V0 характеризуется коэффициентом скольжения S = (V0 – V) / V0.

Короткозамкнутый ротор

У двигателей с короткозамкнутым ротором есть три недостатка, ограничивающих сферу применения:

  • небольшой пусковой момент: при активации полюсы наведенного в роторе магнитного поля находятся под полюсами вращающегося поля статора;
  • высокий пусковой ток: в 5-15 раз выше рабочего;
  • в случае приложения нагрузки на вал более максимального момента двигатель останавливается.

Обмотка фазного ротора устроена подобно статорной. В момент пуска к ней подключается внешнее сопротивление, отчего взаимное расположение магнитных полей подвижного и неподвижного элементов меняется — полюса одного выводятся из-под полюсов другого. Возникает высокий момент трогания (или пусковой).

Назначение

По эксплуатационным характеристикам машины Iпер. превосходят аналоги на Iпост, потому им отдают предпочтение, их преимущества:

  • технологичная конструкция;
  • надежность;
  • высокая энергетическая отдача.

В то же время они уступают устройствам Iпост. в точности регулирования рабочих параметров. Потому двигатели электротранспорта, сложных измерительных приборов и некоторых обрабатывающих станков работают на Iпост. В большинстве же случаев применяются машины I

пер.. Асинхронные двигатели отличаются простотой и используются чаще всего и в самых разных областях.

При этом наиболее распространена разновидность с короткозамкнутым ротором — опять же в силу простоты конструкции. Такими двигателями оснащают насосы, компрессоры, центрифуги, ручной электроинструмент, станки и пр. Аналогичные установки с фазным ротором устроены сложнее и потому применяются реже.

Их преимущество — хорошие пусковые и регулировочные характеристики, благодаря чему эти двигатели используют в качестве привода подъемных устройств, конвейеров, цементных, угольных и прочих мельниц, систем вентиляции и конструкций, предназначенных для непрерывной работы в течение длительного времени.

Видео по теме

О машинах переменного тока в видео:

Полная классификация машин переменного тока более разнообразна, чем приведенная в данной статье. Так, существуют устройства с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением, а также многие другие виды. Они отличаются пусковыми и рабочими характеристиками, но принцип действия у всех один и тот же.

Классификация электрических машин

  Автор: admin Генераторы постоянного тока, Двигатели постоянного тока, Машины переменного тока, Машины постоянного тока, Электрические машины

Электрической машиной называется электромеханический преобразователь энергии, предназначенный для преобразования либо электрической энергии в механическую, либо механической энергии в электрическую.

Если электрическая машина преобразует механическую энергию в электрическую, она называется генератором. Электрическая машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую, называется двигатель.

Существует много различных признаков, по которым электромашины делятся на группы. Основным из них является род тока. По роду тока электромашины делятся на 2-е большие группы: машины постоянного тока и машины переменного тока.

Внутри каждой из этих групп имеется также деление по различным признакам. Так, например, машины постоянного тока подразделяют по способу возбуждения:

1. Независимое возбуждение. При нем обмотка возбуждения не имеет электрической связи с обмоткой якоря.

2. Параллельное возбуждение. При нем обмотка возбуждения подключается параллельно обмотке якоря и имеет с ним электрическую связь.

3. Последовательное возбуждение: обмотка возбуждения соединяется с обмоткой якоря последовательно.

4. Смешанное возбуждение: обе обмотки возбуждения имеют электрическую связь с обмоткой якоря.

От способа возбуждения зависят характеристики машины постоянного тока. Причем все 4 способа возбуждения могут быть и у генераторов постоянного тока и у двигателей постоянного тока.

Машины переменного тока по принципу действия подразделяют на синхронные и асинхронные.

Синхронной машиной переменного тока называется машина, у которой скорость вращения вала равна скорости вращения магнитного поля статора.

Асинхронной машиной называется машина, у которой скорость вращения вала не равна скорости вращения магнитного поля статора.

Машины переменного тока подразделяются по конструкции ротора в зависимости от типа машины. Асинхронные делятся на машины с короткозамкнутым ротором и машины с фазным ротором.

Синхронные машины по конструкции ротора делятся на машины с явновыраженными полюсами и машины с неявновыраженными полюсами.

Кроме того, все электромашины независимо от рода тока подразделяются по мощности на:
1. микромашины мощностью до 1 кВт;
2. малой мощности от 1 до 10 кВт;
3. средней мощности 50-70 кВт;
4. крупные машины 100 кВт и выше.

По напряжению электромашины делятся на низковольтные (до 1000 В) и высоковольтные (свыше 1000 В). Машины постоянного тока обычно изготавливаются на напряжение 220 В или 440 В. Машины переменного тока (в основном асинхронные) изготавливаются на напряжение 380 В или 660 В. Синхронные машины чаще всего изготавливаются на напряжение 6 кВ и 13 кВ.

Электромашины независимо от рода тока подразделяются на группы по области применения, причем в зависимости от области применения изменяется их конструкция.

Синхронные машины в зависимости от того, с каким источником механической энергии они соединяются, подразделяются на гидрогенераторы и турбогенераторы (если соединяются с тепловой турбиной), а также дизельгенераторы. Синхронные двигатели, как правило, изготавливаются мощностью до 500 кВт с явновыраженными полюсами, а мощностью свыше 500 кВт с неявновыраженными полюсами. Вообще у синхронного двигателя конструкция ротора определяется скоростью вращения.

Асинхронные машины и машины постоянного тока по области применения делятся на крановые, шахтные (взрывобезопасные), общепромышленного применения, тяговые для привода транспортных средств и т.д.

Типы двигателей переменного тока [Конструкция, принцип работы деталей] Подробнее

В этом посте вы узнаете, что такое двигатели переменного тока и типов двигателей переменного тока, принцип работы , конструкция , приложения , преимущества и недостатки .

Двигатели переменного тока и типы

Двигатель, преобразующий переменный ток в механическую энергию, известен как воздушный двигатель переменного тока. Асинхронные двигатели — это двигатели переменного тока.

Автор Egzon123 — собственная работа, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org6

Принцип работы двигателей переменного тока

Асинхронный двигатель работает по тому принципу, что всякий раз, когда замкнутый проводник помещается в магнитное поле, он создает крутящий момент, или асинхронный двигатель работает на комбинированном эффекте электромагнитной индукции и принципа двигателя.

Читайте также: Что такое подшипник? и различные типы подшипников и как работает подшипник?

Конструкция двигателей переменного тока

Трехфазный асинхронный двигатель в основном состоит из двух частей:

  1. Статор
  2. Ротор

Статор — это статическая часть, а ротор — вращающаяся часть, обе они разделены небольшим воздушным зазором, который варьируется от 0,4 мм до 4 мм в зависимости от мощности двигателя.

1. Статор

На рисунке показан статор асинхронного двигателя. Он состоит из стальной рамы, в которую заключен полый цилиндрический конус, состоящий из тонких пластин кремнистой стали для уменьшения потерь на вихревые токи и потерь на гистерезис. На внутренней периферии сердечника прорезано большое количество одинаковых прорезей.

В эти пазы помещаются проводники статора, которые изолированы друг от друга, а также от пазов. Проводники соединены как симметричная обмотка звезда или треугольник. Обмотки намотаны на определенный номер. полюсов, в зависимости от требования скорости.

Если нужна высокая скорость, обмотка наматывается на меньшее количество. полюсов и наоборот. Соотношение между скоростью и нет. полюсов определяется как,

Ns=120f/P

где,

  • Ns = синхронная скорость в об/мин
  • f = частота питания
  • P = количество полюсов.

См. также: Катушки индуктивности: типы, характеристики, работа и применение катушек индуктивности

2.

Ротор

Ротор крепится на валу двигателя, к которому может быть подключена любая механическая нагрузка. Существует 2 типа роторов, таких как:

  • Ротор с короткозамкнутым ротором
  • Ротор с фазной обмоткой

Таким образом, если двигатель содержит ротор с короткозамкнутым ротором, то он называется асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, а если он содержит ротор с фазной обмоткой , то он называется асинхронным двигателем с фазовой обмоткой.

1. Ротор с короткозамкнутым ротором

На рисунке показан ротор с короткозамкнутым ротором, который состоит из цилиндрического ламинированного сердечника с параллельными прорезями для несущих проводников ротора. Проводниками ротора являются тяжелые медные или алюминиевые стержни. В каждый слот помещается один брусок.

Все стержни припаяны или приварены с обоих концов к двум медным концевым кольцам, таким образом, они замыкаются накоротко с обоих концов. Поскольку стержни ротора замкнуты накоротко, невозможно добавить внешнее сопротивление последовательно с цепью ротора во время пуска.

Пазы слегка скошены, потому что это уменьшает шум из-за магнитного гула и обеспечивает плавную работу ротора, а также снижает вероятность блокировки между ротором и статором.

2. Ротор с фазной обмоткой

На рисунке показан асинхронный двигатель с фазной обмоткой и расположение соединений ротора. Ротор ламинирован. Цилиндрический сердечник содержит равномерные пазы, в которых размещена трехфазная обмотка, соединенная звездой.

Открытые концы звездообразной обмотки соединены с 3-мя изолированными токосъемными кольцами, установленными на валу двигателя, с присоединенными к ним угольными щетками. Три щетки подключены к трехфазному реостату, соединенному звездой, который используется в качестве стартера во время пускового периода. Кольца скольжения замыкаются накоротко с помощью металлического кольца во время работы.

Читайте также: Электрическая цепь: типы цепей, закон Кирхгофа и его классификация

Типы двигателей переменного тока

Ниже приведены различные типов двигателей переменного тока: двигатели

  • Трехфазные двигатели
  • Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
  • Двигатель с фазной обмоткой, двигатель с обмоткой или двигатель с контактным кольцом

    • 1.

    Асинхронные двигатели

    Обычно используется асинхронный двигатель как электродвигатель переменного тока. В этом двигателе электрический ток в роторе, необходимый для создания крутящего момента, достигается за счет электромагнитной индукции от вращающегося магнитного поля обмотки статора. Ротор асинхронного двигателя в основном представляет собой ротор с короткозамкнутым ротором или ротор с обмоткой.

    Принцип работы

    В двигателе постоянного тока электропитание подается как на статор, так и на ротор через щеточное устройство. В асинхронном двигателе мы подводим только один к статору. Когда мы подаем электропитание на обмотку статора, в статоре создается магнитный поток из-за тока, протекающего в катушке.

    Обмотка ротора устроена так, что каждая катушка короткозамкнута. Магнитный поток от статора разрезает короткозамкнутую катушку в роторе. Поскольку катушки ротора закорочены, ток начнет течь через катушку ротора. это называется Закон электромагнитной индукции Фарадея.

    Когда ток протекает через катушку ротора, в роторе создается другой магнитный поток. Теперь в статоре и роторе два потока. Поток ротора будет отставать от потока статора. Благодаря этому ротор получит крутящий момент, который заставит ротор вращаться в направлении вращающегося магнитного поля.

    2. Синхронные двигатели

    Синхронный двигатель определяется как «двигатель переменного тока, в котором в установившемся режиме вращение вала синхронизировано с частотой приложенного тока». Он работает как двигатель переменного тока, но здесь общее количество витков, образованных валом, равно целому множителю частоты приложенного тока.

    Работа синхронного двигателя не зависит от индукционного тока. В этих типах двигателей, в отличие от асинхронных двигателей, на статоре имеются многофазные электромагниты переменного тока, которые создают вращающееся магнитное поле.

    Здесь ротор представляет собой постоянный магнит, который синхронизирован с вращающимся магнитным полем и вращается синхронно с частотой приложенного к нему тока.

    Принцип работы

    Работа синхронных двигателей зависит от взаимодействия магнитного поля статора с магнитным полем ротора. Статор имеет 3-фазные обмотки и питается от 3-фазной сети.

    Следовательно, обмотка статора создает трехфазное вращающееся магнитное поле. Ротор питается от источника постоянного тока. Ротор входит во вращающееся магнитное поле, создаваемое обмоткой статора, и вращается синхронно.

    Теперь скорость двигателя зависит от частоты питающего тока. Скорость синхронного двигателя регулируется частотой подаваемого тока. Скорость синхронного двигателя рассчитывается как

    Ns=60f/P=120f/p

    где,

    • f = частота переменного тока (Гц)
    • p = общее количество полюсов на фазу
    • P = общее количество пар полюсов на фазу

    Если нагрузка превышает пробивную приложена нагрузка, двигатель рассинхронизируется. Трехфазная обмотка статора имеет то преимущество, что определяет направление обмотки.

    В случае однофазной обмотки невозможно определить направление вращения, и двигатель может запускаться в любом направлении. Эти синхронные двигатели требуют первоначальной настройки для управления направлением вращения.

    3. Однофазные двигатели

    Однофазный асинхронный двигатель представляет собой двигатель переменного тока, который преобразует электрическую энергию в механическую для выполнения некоторой физической работы. Однофазный асинхронный двигатель требует для своей работы только одну фазу питания. Эти типы двигателей переменного тока обычно используются в маломощных устройствах в бытовых и промышленных целях.

    Принцип работы

    В этих типах двигателей переменного тока на обмотку статора подается однофазный переменный ток. Это вызывает магнитное поле, которое пульсирует синусоидально.

    Через некоторое время полярность поля меняется на противоположную, и переменный ток может не обеспечивать необходимую обмотку двигателя. Но если двигатель приводится в действие внешними средствами, двигатель будет вращаться с ограниченной скоростью.

    4. Трехфазные двигатели

    Трехфазный двигатель представляет собой тип электродвигателя, который преобразует электрическую энергию в механическую за счет электромагнитных взаимодействий. В случае работы от трехфазного переменного тока (переменного тока) наиболее часто используемым двигателем является трехфазный асинхронный двигатель, поскольку эти типы двигателей переменного тока не требуют дополнительных пусковых устройств.

    Двигатели такого типа называются самозапускающимися асинхронными двигателями. Трехфазный асинхронный двигатель состоит из статора и ротора.

    Принцип работы

    Когда эти типы двигателей переменного тока заряжаются от трехфазного источника питания, обмотка статора создает постоянное магнитное поле со 120 смещениями постоянной величины, которое вращается с синхронной скоростью.

    Согласно теории электромагнитного поля Фарадея, переменное магнитное поле разрезает проводники ротора и генерирует в них ток. Когда эти проводники ротора укорачиваются, по этим проводникам начинает течь ток.

    При наличии магнитного поля статора размещают проводники ротора. Следовательно, согласно теории силы Лоренца, на проводник ротора действует механическая сила. Таким образом, все проводники ротора прикладывают силу, то есть сумма механических сил создает крутящий момент в роторе, который перемещает его в том же направлении, что и вращающееся магнитное поле.

    Вращение этого проводника ротора также можно объяснить законом Ленца, который гласит, что токи, индуцируемые в роторе, противодействуют причине его возникновения, здесь это сопротивление вращает магнитное поле.

    В результате ротор начинает вращаться в том же направлении, что и статор, вращающееся магнитное поле. Если скорость ротора больше скорости статора, то в роторе не будет генерироваться ток, потому что причиной вращения ротора является относительное движение ротора и магнитного поля статора.

    Разница между полями статора и ротора называется скольжением. Трехфазный двигатель называется асинхронным из-за этой относительной разницы скоростей между статором и ротором.

    5. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

    Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором представляет собой тип трехфазного асинхронного двигателя, основанный на законе электромагнетизма. Это называется «двигатель с короткозамкнутым ротором», потому что ротор внутри него известен как ротор с короткозамкнутым ротором, потому что он выглядит как короткозамкнутый ротор.

    Этот ротор представляет собой цилиндр из стального куска, поверхность которого состоит из высокопроводящего металла (обычно из алюминия или меди). Когда переменный ток проходит через обмотки статора, создается вращающееся магнитное поле.

    Это создает ток в обмотке ротора, который создает собственное магнитное поле. Взаимодействие магнитных полей, создаваемых обмоткой статора и ротора, создает крутящий момент на короткозамкнутом роторе.

    Основное преимущество двигателя с короткозамкнутым ротором заключается в том, насколько эффективно можно изменять его характеристики скорости и крутящего момента. Этого можно добиться, регулируя размер стержней в роторе. Эти типы двигателей используются в различных отраслях промышленности, поскольку они надежны, самозапускающиеся и легко адаптируются.

    Принцип работы

    Когда на обмотку статора подается трехфазное питание, в пространстве создается вращающееся магнитное поле. Это вращающееся магнитное поле имеет скорость, известную как синхронная скорость.

    Это вращающееся магнитное поле статора индуцирует напряжения в стержнях ротора, и поэтому в стержнях ротора начинают протекать токи короткого замыкания. Эти токи ротора создают собственное магнитное поле, которое объединяется с полем статора. Теперь поле ротора попытается противостоять своей причине, и поэтому ротор начнет следовать за вращающимся магнитным полем.

    В тот момент, когда ротор подхватывает вращающееся магнитное поле, ток ротора падает до нуля, потому что нет большего относительного движения между вращающимся магнитным полем и ротором. Следовательно, в это время ротор испытывает нулевую тангенциальную силу, поэтому ротор мгновенно разрушается.

    После разрушения ротора относительное движение между ротором и вращающимся магнитным полем восстанавливается, следовательно, ток ротора восстанавливается.

    Итак, снова тангенциальная сила восстанавливается при вращении ротора, и поэтому снова ротор начинает вращать магнитное поле, и поэтому ротор поддерживает постоянную скорость, которая меньше скорости вращения магнитного поля или синхронную скорость.

    6. Двигатель с фазной обмоткой или двигатель с фазным ротором

    Асинхронные двигатели управляют промышленным миром уже много лет. В асинхронных двигателях, используемых в лифтах и ​​подъемниках, вы можете увидеть тип ротора, называемый ротором с контактными кольцами, в то время как в большинстве других применений вы можете увидеть простой ротор с короткозамкнутым ротором.

    Обычный асинхронный двигатель или двигатель с короткозамкнутым ротором создает очень низкий пусковой крутящий момент, и в некоторых случаях такой низкий пусковой крутящий момент вызывает серьезные проблемы. Именно в этих условиях используются асинхронные двигатели с контактными кольцами, так как они обеспечивают высокий пусковой момент.

    Преимущества двигателей переменного тока

    Ниже перечислены преимущества двигателей переменного тока:

    1. Доступен по низкой цене.
    2. Имеет вариации скорости.
    3. Низкая стоимость обслуживания.
    4. Двигатель переменного тока имеет высокий коэффициент мощности.
    5. Работает надежно.
    6. Простой дизайн.

    Недостатки двигателей переменного тока

    Ниже перечислены недостатки двигателей переменного тока:

    1. Он будет создавать вихревые токи из-за создания противо-ЭДС.
    2. Невозможность работы на малой скорости.
    3. Плохое управление позиционированием.

    Применение двигателей переменного тока

    Ниже приведены области применения двигателей переменного тока:

    1. Двигатели с короткозамкнутым ротором
      1. Они используются в промышленных приводах водяных насосов, трубчатых колодцев, токарных станков, сверл и т. д.
      2. Двигатели с двойной клеткой используются для приводов кранов, штамповочных прессов, токарных станков, сверл и т. д.
    2. Двигатели с фазной обмоткой
      1. Используются там, где требуется высокий пусковой крутящий момент.
      2. Применяются для приводов линейных валов, лифтов, насосов, мельниц и т.д.
    3. Синхронные двигатели применяются в компрессорах, бумажных фабриках, сталепрокатном производстве.
    4. Однофазные двигатели используются в бытовых электроприборах, таких как стиральные машины, холодильники, кофемолки, воздуходувки и т.д. Если вам понравилась наша статья « Типы двигателей переменного тока », поделитесь ею с друзьями. Если у вас есть какие-либо вопросы о « Типы двигателей переменного тока » можно спросить в комментариях.

      Читать дальше:

      • Электрическая цепь: типы цепей, закон Кирхгофа и его классификация
      • Конденсаторы: определение, типы, технические характеристики и применение конденсатора двигателю требуется вход переменного тока для создания вращающегося магнитного поля. Это поле взаимодействует с проводниками ротора и заставляет его вращаться вместе с полем статора. Двумя основными типами двигателей переменного тока являются асинхронные двигатели и синхронные двигатели. На рисунке ниже показано подробное описание двигателей переменного тока.

        Таблица типов двигателей переменного тока

        ** Перед тем, как перейти к типам двигателей переменного тока, если вы хотите получить полное представление о работе двигателя переменного тока, прочитайте эту статью: Работа двигателя переменного тока

        Давайте начнем обсуждение типов двигателей переменного тока. Двигатели переменного тока с асинхронным двигателем.

        Содержание

        1. Асинхронный двигатель
          • Классификация асинхронного двигателя по обмотке ротора:
          • Классификация асинхронного двигателя по количеству фаз:
        2. Синхронный двигатель
          • Синхронный двигатель без возбуждения
          • Синхронный двигатель с возбуждением постоянным током

        Асинхронный двигатель

        Асинхронный двигатель, вид изнутри Статор к ротору. Их магнитные поля (статора и ротора) взаимодействуют таким образом, что создают однонаправленный крутящий момент для ротора.

        Асинхронные двигатели также известны как асинхронные двигатели , потому что они работают с меньшей скоростью, чем синхронная скорость вращающегося магнитного поля.

        Классификация асинхронных двигателей на основе обмотки ротора:

        В зависимости от обмотки ротора у нас есть два типа ротора. например, Ротор с короткозамкнутым ротором и Ротор с обмоткой .

        Ротор с короткозамкнутым ротором: A Ротор с короткозамкнутым ротором асинхронного двигателя

        **Изображение предоставлено Википедией

        Ротор с короткозамкнутым ротором использует медные, латунные или алюминиевые проводники в качестве проводников ротора. Эти проводники упираются в пазы цилиндрического многослойного железного сердечника, также известного как конструкция ротора.

        Чтобы создать путь для тока ротора, эти проводники закорачивают на концах с помощью сплошных колец, также называемых концевыми кольцами.

        Для получения равномерного крутящего момента и уменьшения магнитной блокировки статора и ротора пазы ротора не делаются параллельными валу двигателя. Перекос их под углом также снижает гудящий шум во время бега.

        Ротор с обмоткой: Ротор с обмоткой асинхронного двигателя

        В этом типе ротора используется стержень, лента или проволока для обмоток ротора. Здесь обмотка аналогична структуре статора.

        Для увеличения сопротивления ротора в этом роторе используется цепь внешнего сопротивления. Для высокого пускового момента все внешнее сопротивление добавляется к цепи ротора. Это сопротивление постепенно отключается по мере того, как двигатель набирает скорость. Контактные кольца и щетки внутри двигателя обеспечивают соединение с внешним сопротивлением. Следовательно, эти двигатели называются асинхронными двигателями с контактными кольцами .

        Классификация асинхронных двигателей по количеству фаз:

        В зависимости от количества фаз существует два типа асинхронных двигателей переменного тока: Однофазные и Трехфазные асинхронные двигатели .

        Однофазный асинхронный двигатель:

        Для работы этих двигателей переменного тока требуется только одна фаза (т. е. один провод под напряжением и один провод нейтрали) входного источника переменного тока. Эффективно и экономично удовлетворять потребности малой мощности, требующие нагрузки в домах и офисах, с помощью однофазного асинхронного двигателя.

        Но из-за наличия только одной фазы переменного тока статор не создает вращающегося магнитного поля, и, следовательно, однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно. Требует дополнительной обмотки (она же вспомогательная обмотка ), расположенная ортогонально первичной обмотке статора, чтобы ротор вращался.

        Классификация однофазных асинхронных двигателей на основе метода пуска:

        В зависимости от методов пуска у нас есть пять типов асинхронных двигателей переменного тока: они включают двигатель с пусковым сопротивлением, двигатель с пусковым конденсатором, двигатель с пусковым конденсатором и рабочим конденсатором. , двигатель с постоянными конденсаторами и двигатель с экранированными полюсами.

        Двигатель с резистивным пуском:
        Принципиальная схема пускового сопротивления Асинхронный двигатель

        Здесь вспомогательная обмотка состоит из сопротивления высокого значения. Разница в сопротивлении двух обмоток создает разность фаз, которая вращает ротор. Центробежный переключатель отключает вспомогательную обмотку, когда двигатель достигает 70-80% синхронной скорости.

        Двигатель с конденсаторным пуском
        Принципиальная схема пускового конденсатора Асинхронный двигатель

        В этом методе во вспомогательной обмотке используется электролитический конденсатор. Это улучшенная форма двигателя с резистивным пуском, так как он создает лучшую разность фаз между токами обмотки. Центробежный переключатель отключает вспомогательную обмотку при увеличении скорости двигателя.

        Конденсатор-пуск-конденсатор-двигатель
        Принципиальная схема конденсаторного пуска-пуска конденсатора Асинхронный двигатель

        Он подобен вышеописанному двигателю, за исключением того, что здесь конденсатор остается подключенным все время. Для достижения оптимального крутящего момента и плавной работы в нем используются два конденсатора вместо одного. Центробежный переключатель переключается между ними, как только двигатель достигает 75% синхронной скорости.

        Двигатель с постоянными конденсаторами
        Принципиальная схема асинхронного двигателя с постоянными конденсаторами

        Он также известен как однозначный двигатель с конденсатором . Здесь конденсатор все время остается под напряжением и не имеет центробежного переключателя. Вращающее поле, развиваемое в этом двигателе, является более однородным по сравнению с описанными выше способами. Это дает более высокую эффективность работы и более высокий коэффициент мощности.

        Двигатель с экранированными полюсами:
        Принципиальная схема асинхронного двигателя с экранированными полюсами

        В этом двигателе около 25% полюса статора обернуто медной полосой, образующей замкнутый контур, известный как экранирующая катушка .

        Когда на статор подается питание, затеняющая катушка заставляет поток перемещаться от незатененной части к затененной части. Это смещение подобно слабому вращающемуся полю, заставляющему вращаться ротор. Этот метод подходит только для маломощных приложений.

        Трехфазный асинхронный двигатель

        Для работы этих двигателей требуется трехфазное питание переменного тока (три провода под напряжением и один нейтральный провод или только три провода под напряжением).

        По трем проводам течет ток одинаковой величины, но с разницей фаз между ними. Эта разность фаз создает вращающееся магнитное поле для статора, и, следовательно, нет необходимости в каком-либо методе запуска.

        В промышленности используются массивные машины, требующие большей мощности. Однофазный двигатель не может обеспечить достаточную мощность для тяжелых нагрузок. Так, использование трехфазного электродвигателя для больших нагрузок дает более высокий коэффициент мощности и хороший КПД.

        Это все о типах асинхронных двигателей. Теперь давайте обсудим второй тип двигателя переменного тока, то есть синхронный двигатель:

        Синхронный двигатель

        Синхронный двигатель, вид изнутри

        **Изображение предоставлено инженерными решениями

        В отличие от асинхронных двигателей, синхронные двигатели не запускаются самостоятельно. Ротор синхронного двигателя требует отдельного питания.

        Для создания вращающегося магнитного поля статору требуется источник переменного тока, а для возбуждения ротора требуется либо источник постоянного тока, либо внешнее поле статора. Ротор, действующий как электромагнит, работает синхронно с вращающимся магнитным полем статора.

        Несмотря на колебания нагрузки, двигатель всегда работает на синхронной скорости.

        В зависимости от намагниченности ротора существует два типа синхронных двигателей переменного тока: синхронный двигатель без возбуждения и синхронный двигатель с возбуждением постоянным током.

        Синхронный двигатель без возбуждения

        Синхронный двигатель без возбуждения не требует никакого возбуждения, но для изготовления конструкции ротора используется сталь с высокой сохраняющей способностью.

        Поле статора намагничивает ротор, и, следовательно, он работает с синхронной скоростью. У нас есть три типа синхронных двигателей переменного тока без возбуждения. Гистерезисный двигатель, реактивный двигатель и двигатель с постоянными магнитами.

        Гистерезисный двигатель:
        Синхронный гистерезисный двигатель

        В нем используется цилиндрический ротор из твердой кобальтовой стали. Ротор начинает вращаться со скольжением, как только на него действует магнитное поле статора. При достижении синхронной скорости ротор выравнивается с полем статора. Следовательно, создавая магнитный замок между вращающимся полем и ротором.

        Реактивный двигатель:
        Реактивный двигатель

        Ротор реактивного двигателя состоит из прочного стального корпуса с выступающими наружу головками (он же выступающих полюса ).

        Благодаря такой конструкции в воздушном зазоре образуется неравномерное сопротивление. Ротор всегда пытается выровняться из положения с большим сопротивлением в положение с низким сопротивлением. Следовательно, создается крутящий момент, который заставляет ротор вращаться в одном направлении.

        Двигатель с постоянными магнитами:
        A Синхронный двигатель с постоянными магнитами

        В качестве ротора используется постоянный магнит для создания постоянного магнитного поля. Полюса ротора магнитно фиксируются с полюсами статора и вращаются с синхронной скоростью.

        Синхронный двигатель с возбуждением постоянным током

        Синхронный двигатель с двойным возбуждением

        В этом методе ротор возбуждается от источника постоянного тока. При возбуждении ротор действует как электромагнит. Поскольку этот двигатель не является самозапускающимся, ему требуется демпферных обмоток , чтобы сломать инерцию покоя. Как только ротор вращается, поля статора и ротора выравниваются, создавая между ними магнитную связь, и ротор продолжает работать с синхронной скоростью.

        **Асинхронные и синхронные двигатели представляют собой два типа двигателей переменного тока.

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *