Что такое электродвигатель?

В этом разделе представлены определения и термины на тему электродвигатели, а также приведены сокращения слов с данной тематикой.

Термины и их определения по тематике – электродвигатели*:

* Более подробную информацию см в ГОСТ 27471-87 —  МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ (Термины и определения)

Сокращения по теме электродвигатели:

Синхронный двигатель — Технарь

Синхронный двигатель.  Принцип действия и устройство. Синхронный двигатель может работать в качестве генератора и двигателя. Синхронный двигатель выполнен так же, как и синхронный генератор. Его обмотка якоря I (рис. 1, а) подключена к источнику трехфазного переменного тока; в обмотку возбуждения 2 подается от постороннего источника постоянный ток. Благодаря взаимодействию вращающегося магнитного поля 4, созданного трехфазной обмоткой якоря, и поля, созданного обмоткой возбуждения, возникает электромагнитный момент М (рис. 1,б), приводящий ротор 3 во вращение. Однако в синхронном двигателе в отличие от асинхронного ротор будет разгоняться до частоты вращения n = n₁, с которой вращается магнитное поле (до синхронной частоты вращения). Объясняется это тем, что ток в обмотку ротора подается от постороннего источника, а не индуцируется в нем магнитным полем статора и, следовательно, не зависит от частоты вращения вала двигателя. Характерной особенностью синхронного двигателя является постоянная частота вращения его ротора независимо от нагрузки.

Рис. 1. Электрическая (а) и электромагнитная (б) схемы синхронного электродвигателя

Электромагнитный момент. Электромагнитный момент в синхронном двигателе возникает в результате взаимодействия магнитного потока ротора (потока возбуждения Ф_в) с вращающимся магнитным полем, создаваемым трехфазным током, протекающим по обмотке якоря (потоком якоря Ф_в). При холостом ходе машины оси магнитных полей статора и ротора совпадают (рис. 2,а). Поэтому электромагнитные силы I, возникающие между «полюсами» статора и полюсами ротора, направлены радиально (рис. 2, б) и электромагнитный момент машины равен нулю. При работе машины в двигательном режиме (рис. 2, в и г) ее ротор под действием приложенного к валу внешнего нагрузочного момента М_вн смещается на некоторый угол 0 против направления вращения. В этом случае в результате электромагнитного взаимодействия между ротором и статором создаются электромагнитные силы I, направленные по направлению вращения, т. е. образуется вращающий электромагнитный момент М, который стремится преодолеть действие внешнего момента М_вн. Максимум момента М_max соответствует углу  = 90°, когда оси полюсов ротора расположены между осями «полюсов» статора.

Если нагрузочный момент М_вн, приложенный к валу электродвигателя, станет больше М_max, то двигатель под действием внешнего момента М_вн останавливается; при этом по обмотке якоря неподвижного двигателя будет протекать очень большой ток. Этот режим называется выпаданием из синхронизма, он является аварийным и не должен допускаться.

При работе машины в генераторном режиме (рис. 2, д и е) ротор под действием приложенного к валу внешнего момента М_вн смещается на угол по направлению вращения. При этом создаются электромагнитные силы, направленные против вращения, т. е. образуется тормозной электромагнитный момент М. Таким образом, при изменении значения и направления внешнего момента на валу ротора М_вн изменяется лишь угол между осями полей статора и ротора, в то время как в асинхронной машине в этом случае изменяется частота вращения ротора.

Пуск в ход и регулирование частоты вращения. Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Если подключить обмотку якоря к сети переменного тока, когда ротор неподвижен, а по обмотке возбуждения проходит постоянный ток, то за один период изменения тока электромагнитный момент будет дважды менять свое направление, т. е. средний момент за период будет равен нулю. Следовательно, для пуска в ход синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронной. Для этой цели применяют метод асинхронного пуска. Синхронный двигатель пускают в ход как асинхронный, для чего его снабжают специальной короткозамкнутой пусковой обмоткой 3 (рис. 3). В полюсные наконечники ротора 2 синхронного двигателя закладывают медные или латунные стержни, замкнутые накоротко двумя торцовыми кольцами. Пусковая обмотка выполнена подобно беличьей клетке асинхронной машины, но занимает лишь часть окружности ротора. В некоторых двигателях специальная короткозамкнутая обмотка

Рис. 2. Электромагнитный момент в синхронной машине, образующийся в различных режимах

Рис. 3. Схема асинхронного пуска синхронного двигателя;

Рис. 4 Устройство пусковой обмотки синхронного двигателя: 1 — ротор; 2 — стержни; 3 — кольцо; 4 — обмотка возбуждения

Метки: магнитное полеметод асинхронного пускароторСинхронный двигательСхема асинхронного пускаУстройство пусковой обмоткиэлектродвигательэлектромагнитные силыЭлектромагнитный момент

Разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем

Электродвигатели переменного тока можно разделить на две основные категории – (i) синхронные двигатели и (ii) асинхронные двигатели. Асинхронный двигатель обычно называют асинхронным двигателем. Оба типа сильно отличаются друг от друга. Основные различия между синхронным двигателем и асинхронным двигателем обсуждаются ниже.

Конструктивное отличие

Синхронный двигатель: Статор имеет осевые пазы, которые состоят из обмотки статора, намотанной на определенное количество полюсов. Обычно используется бесшумный полюсный ротор, на котором установлена ​​обмотка ротора. Обмотка ротора питается от источника постоянного тока с помощью контактных колец. Можно также использовать ротор с постоянными магнитами.

Асинхронный двигатель: Обмотка статора аналогична обмотке синхронного двигателя. Наматывается на определенное количество полюсов. Можно использовать ротор с короткозамкнутым ротором или ротор с обмоткой. В роторе с короткозамкнутым ротором стержни ротора постоянно замкнуты накоротко концевыми кольцами. В фазном роторе обмотки также постоянно закорочены, поэтому контактные кольца не требуются.

Разница в работе

Синхронный двигатель: Полюса статора вращаются с синхронной скоростью (Ns) при питании от трехфазного источника. Ротор питается от источника постоянного тока. Ротор должен вращаться со скоростью, близкой к синхронной скорости во время запуска. В этом случае полюса ротора магнитно связываются с вращающимися полюсами статора, и, таким образом, ротор начинает вращаться с синхронной скоростью 9. 0003

Синхронный двигатель всегда работает со скоростью, равной его синхронной скорости.

т. е. фактическая скорость = синхронная скорость

или N = Ns = 120f/P

Асинхронный двигатель: Когда статор питается от двух- или трехфазного переменного тока, создается вращающееся магнитное поле (RMF). Относительная скорость между вращающимся магнитным полем статора и ротором вызовет индуцированный ток в проводниках ротора. Ток ротора вызывает поток ротора. Направление этого индуцированного тока таково, что он будет противодействовать причине его возникновения, то есть относительной скорости между RMF статора и ротора. Таким образом, ротор будет пытаться догнать RMF и снизить относительную скорость.

Асинхронный двигатель всегда работает со скоростью, которая меньше синхронной скорости.

т. е. N < Ns

Другие отличия

Синхронным двигателям требуется дополнительный источник постоянного тока для питания обмотки ротора. Асинхронные двигатели не требуют дополнительного источника питания.

Контактные кольца и щетки требуются в синхронных двигателях, но не в асинхронных двигателях (за исключением асинхронных двигателей с обмоткой, в которых двигатели с контактными кольцами используются для добавления внешнего сопротивления к обмотке ротора).

Синхронным двигателям требуется дополнительный пусковой механизм для первоначального вращения ротора, близкого к синхронной скорости. В асинхронных двигателях пусковой механизм не требуется.

Коэффициент мощности синхронного двигателя можно отрегулировать с отставанием, единицей или опережением путем изменения возбуждения, тогда как асинхронный двигатель всегда работает с отстающим коэффициентом мощности.

Синхронные двигатели обычно более эффективны, чем асинхронные двигатели.

Синхронные двигатели дороже.

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель имеет пассивный ротор, который постоянно замкнут накоротко (беличья клетка) или временно (см. Ротор с контактными кольцами ). Он может производить до нескольких мегаватт и чаще всего используется в качестве стандартного трехфазного двигателя в промышленности.

Магнитное поле в асинхронном двигателе создается током намагничивания за счет подаваемой электрической энергии. Асинхронные двигатели характеризуются скольжением, т.е. е. зависящая от нагрузки разница между скоростью вращения ротора и скоростью вращающегося поля питающего напряжения.

Ротор представляет собой металлическую клетку с осевыми стержнями, расположенными по симметричной круговой схеме и прикрепленными к короткозамыкающему кольцу (концевому кольцу) на каждом конце.

Статор содержит распределенные катушки, которые индуцируют напряжение в стержнях ротора (см. Индукция ) посредством вращающегося магнитного поля. Это приводит к сильному току в короткозамкнутых стержнях, что создает силу между ротором и статором в магнитном поле и приводит к электромагнитному взаимодействию, ответственному за асинхронность. Асинхронные двигатели подвержены значительным потерям в статоре и роторе.

В двигателях с контактными кольцами трехфазная обмотка ротора соединяется с переменными резисторами, обычно используемыми в качестве жидкостных пускателей, через контактные кольца. Такая конструкция обеспечивает плавный процесс пуска , не оказывающий ударной нагрузки на сеть электропитания и позволяющий в определенной степени изменять скорость. Однако это также приводит к значительным потерям мощности.

Обмотки ротора с короткозамкнутым ротором обычно состоят из одинарных или двойных токопроводящих стержней, которые на концах замыкаются накоротко кольцеобразным проводником. Короткозамкнутые роторы очень просты по конструкции и надежны, не требуют обслуживания. См. рис. 1 Асинхронный двигатель

Различают двигатели с сухим, погружным и мокрым ротором в отношении контакта с водой. See Fig. 2 Asynchronous motor

(заполненный жидкостью) двигатель

Рис. 2 Асинхронный двигатель: Обозначение асинхронных двигателей в зависимости от смачивания

Сухой двигатель имеет различные виды защиты от попадания воды (см. Тип защиты ).

Погружной электродвигатель частично или полностью погружается в воду и обычно устанавливается в вертикальном положении. Тепло, выделяемое двигателем, передается непосредственно окружающей перекачиваемой жидкости. Его отличительной чертой является корпус двигателя, который смачивается снаружи (см.0005 Погружной насос ). Внутреннее смачивание и глубина погружения отличают заполненные маслом или воздухом погружные двигатели для малой и средней глубины погружения (погружные насосы для сточных вод) от полностью погружных двигателей.