Типы электродвигателей | Электрика в квартире, ремонт бытовых электроприборов

В современном мире в различных областях производства и в быту применяется очень много машин и механизмов, в которых используются различные типы электродвигателей.

Механические и электрические характеристики электродвигателей определяют производительность, надежность и экономичность работающего устройства. Прежде чем приступать к выбору типа электродвигателя, который будет необходим именно вам, нужно произвести анализ ряда факторов, от которых зависят принцип действия и основные параметры электрической машины.

По принципу возникновения вращающего момента все электрические двигатели можно разделить на две большие группы: гистерезисные и магнитоэлектрические.

Работа гистерезисного электродвигателя основана на принципах магнитного гистерезиса, который возникает при перемагничивании ротора (вращающейся части электрического двигателя). Данный тип электродвигателей не получил широкого распространения в промышленности и в быту.

Намного более распространенными являются магнитоэлектрические двигатели, среди которых, в свою очередь, выделяют два типа электродвигателей по виду потребляемой энергии: двигатели постоянного и двигатели переменного тока.

Содержание

1. Электродвигатели постоянного тока
2. Асинхронные электродвигатели переменного тока
3. Синхронные электродвигатели

Электродвигатели постоянного тока

Это электрические машины, преобразующие электрическую энергию постоянного тока в механическую. Электродвигатели постоянного тока предназначены для создания регулируемых электроприводов с высокими динамическими и эксплуатационными показателями (высокая равномерность вращения и высокая перегрузочная способность), а также комплектации бумагоделательных, красильно-отделочных и подъемно-транспортных машин, полимерного оборудования, буровых станков и вспомогательных агрегатов экскаваторов.

электродвигатель постоянного тока

Электродвигатели переменного тока бывают синхронными и асинхронными.

Асинхронные электродвигатели переменного тока

Самый популярный на сегодня тип электродвигателей. В машинах большой, средней и малой мощности используются одно- и трехфазные типы асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

асинхронный электродвигатель переменного тока

Синхронные электродвигатели

синхронный электродвигатель

Это электрические машины переменного тока, частота вращения ротора которых равняется частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре. Синхронные электродвигатели применяются для разных видов привода, работающего с постоянной скоростью: для компрессоров, крупных вентиляторов, насосов, генераторов постоянного тока и т.д. Для получения регулируемого реактивного тока устанавливают синхронные компенсаторы.

По уровню защиты от внешнего воздействия выделяют следующие типы электродвигателей: защитные электродвигатели; закрытые; взрывозащищённые.

В состав защитных электродвигателей входят устройства в виде сеток, козырьков и других мер защиты двигателя от попадания сторонних предметов к внутренним частям электродвигателя, которые могут повредить элементы машины и вывести ее из строя.

Закрытые типы электродвигателей изготовлены без отверстий в наружной коробке, которая защищает электродвигатель от внешнего воздействия.

Взрывонепроницаемая защита электродвигателя предполагает защиту специальным кожухом, который не допустит распространения пламени на внешнюю сторону при поломке электродвигателя, а в некоторых случаях будет противодействовать взрыву, который может произойти внутри двигателя. Взрывозащищенные электродвигатели (асинхронные ) созданы для работы в стационарных (иногда передвижных) машинах и механизмах, которые функционируют в среде с содержанием смеси взрывоопасных паров или газов и воздуха.

Наконец, в зависимости от сферы применения также выделяют отдельные типы электродвигателей:

• общепромышленные электродвигатели;
• тягловые электродвигатели;
• крановые электродвигатели;
• двигатели для лифтов и др.

Общепромышленные электродвигатели (электродвигатели АИР, взаимозаменяемые с серией А, 5А, 5АМ, 4А, 4АМ, АД и т. д.) асинхронные переменного тока с короткозамкнутым ротором созданы в целях привода механизмов на открытом воздухе, под навесом (в отсутствие прямого воздействия солнечного излучения и осадков), а также в закрытых помещениях от сети переменного тока частотой 50 Гц.

крановые электродвигатели

Крановые электродвигатели предназначены для работы в электроприводах металлургических агрегатов и подъемно-транспортных механизмах всех видов, которые работают в кратковременных и повторно-кратковременных режимах, включая режимы с частыми пусками и электрическим торможением. Данные электродвигатели также подходят для механизмов длительного режима работы.

Крановые двигатели предназначены для питания от сети 380 В, 50 Гц с тремя выведенными концами от обмотки статора, а также могут быть изготовлены на напряжение 220/380 и 380/660 В с шестью выведенными концами для соединения фаз в звезду или треугольник.

типы агрегатов, назначение асинхронного и синхронного оборудования

Электродвигатели представляют собой универсальные в использовании агрегаты, способные преобразовывать электричество в механическую энергию.

Сегодня существуют различные типы и классификации электродвигателей, применяемых в бытовых и промышленных установках. Такая техника может различаться своим принципом работы, питанием от постоянного или переменного тока, мощностью и назначением.

• Принцип действия и особенности конструкции
• Сфера использования
• Классификация оборудования
  • Магнитоэлектрические установки
  • Синхронные электродвигатели
  • Асинхронные модификации

Принцип действия и особенности конструкции

Устройство электродвигателя стандартно, что позволяет существенно упростить эксплуатацию и ремонт техники. Статор и ротор, которые являются основными элементами техники, находятся внутри проточки цилиндрической формы. При подаче напряжения на неподвижную обмотку статора возбуждается магнитное поле, что и приводит в движение ротор и вал электродвигателя.

Постоянное движение ротора поддерживается за счёт перекоммутации обмоток или путем создания в статоре вращающегося магнитного поля. Если первый способ поддержки вращения вала характерен для коллекторных модификаций агрегатов, то образование вращающегося магнитного поля присуще для трехфазных асинхронных моторов.

Корпус электрического двигателя может быть изготовлен из алюминиевого сплава или чугуна. В каждом конкретном случае выбор материала корпуса осуществляется исходя из сферы использования техники и ее необходимых параметров по весу.

Все двигатели изготавливаются с однотипными установочными размерами, что позволяет существенно упростить их монтаж и последующую эксплуатацию.

Сфера использования

Назначение электродвигателя чрезвычайно широко. Такие агрегаты используются для усиления мощности электросигналов, они способны преобразовывать постоянный ток в переменный, могут применяться в различных типах электромашин. Принято различать агрегаты, предназначенные для использования в промышленном оборудовании, машиностроении, на различных грузоподъёмных машинах и спецтехнике. Также большой популярностью пользуются маломощные электрические двигатели, которые с успехом применяются в различных бытовых инструментах и кухонной технике.

Классификация оборудования

На сегодняшний день существуют различные классификации электрических двигателей, которые отличаются по разным критериям и характеристикам. В зависимости от особенностей техники ее принято классифицировать:

1. По специфике вращающего момента различают магнитоэлектрические и гистерезисные агрегаты.
2. По виду крепления принято выделять двигатели с горизонтальным и вертикальным расположением вала.
3. По классу защиты от воздействия внешней среды различают защищенные, закрытые и взрывонепроницаемые.

В модификации гистерезисного типа вращение вала основывается на перемагничивании ротора. Такие двигатели были популярны в прошлом, однако сегодня их конструкция устарела, поэтому они практически не встречаются. Наибольшее распространение получили магнитоэлектрические агрегаты, способные работать от переменного или постоянного тока, а также модели универсального типа, которые одновременно питаются переменным и постоянным током.

Магнитоэлектрические установки

Использование магнитоэлектрических модификаций двигателей, работающих на постоянном токе, позволяет получить отличные динамические и эксплуатационные характеристики. В зависимости от своей конструкции такой тип двигателей делится на две основные категории:

• с постоянными магнитами;
• с электромагнитами.

В последние годы наибольшей популярностью стали пользоваться модификации с электромагнитами, которые обладают большей мощностью, отличаются экономичностью в работе и позволяют быстро изменять параметры работы оборудования.

В коллекторных электродвигателях используется щеточный узел, обеспечивающий соединение вращающихся и неподвижных частей мотора. Такие агрегаты могут выполняться с независимым возбуждением и применением постоянных магнитов, но есть и такие, что имеют самовозбуждающийся тип со смешанным, последовательным или параллельным соединением. Коллекторные модификации отличаются посредственными показателями надежности. Они требуют грамотного и своевременного обслуживания.

Бесколлекторные вентильные агрегаты имеют замкнутую систему, которая работает по принципу синхронных устройств. Высококачественные бесколлекторные электродвигатели оснащаются датчиком считывания положения ротора, имеют преобразователь координат, на основании данных с которого и осуществляется работа устройства.

Вентильные типы двигателей могут иметь различные размеры и мощность. Такие агрегаты используются в промышленном оборудовании. Также ими оснащаются аккумуляторные инструменты, различные игрушки и мобильные телефоны.

Синхронные электродвигатели

К синхронным электродвигателям переменного тока относятся модификации, у которых ротор вращается синхронно с генерируемым магнитным полем. Особенностью таких агрегатов является их высокая мощность, которая может достигать сотен киловатт.

Основной сферой использования синхронного оборудования являются мощные промышленные установки, ветряные генераторы и гидроэлектростанции.

Принято различать несколько модификаций синхронных электродвигателей:

• шаговые;
• реактивные;
• с постоянными магнитами;
• реактивно гистерезисные;
• вентильные реактивные;
• с обмотками возбуждения;
• гибридные синхронные.

У шаговых синхронных двигателей с дискретным угловым движением вала положение ротора будет фиксироваться путём подачи напряжения на обмотки контура. Переход в другое положение вала осуществляется за счёт снятия питания с одних обмоток и последующей подачи напряжения на другие обмотки трансформатора.

Также широкое распространение получил вентильный реактивный электродвигатель, у которого обмотка выполнена из полупроводниковых элементов. Вентильные реактивные агрегаты отличаются увеличенной мощностью, при этом они могут полностью управляться электроникой, что позволяет как поддерживать минимальные обороты, так и быстро выходить на полную мощность с максимальной частотой оборотов.

К преимуществам синхронных двигателей принято относить:

• стабильную скорость вращения;
• низкую чувствительность к перепадам напряжения в сети;
• возможность использования в качестве генератора мощности;
• минимальное потребление электроэнергии.

Однако и недостатки у синхронных устройств всё же имеются. К ним относятся сложности с запуском, трудности с обслуживанием, а также проблемы с регулировкой частоты вращения вала. Основное назначение таких устройств — это мощное промышленное оборудование, где ценится производительность агрегатов и их надежность.

Асинхронные модификации

У асинхронных двигателей переменного тока частота вращения ротора будет отличаться от показателей магнитного поля. Такие агрегаты называют также индукционными, что объясняется принципом генерации магнитного поля, которое возникает за счёт перемещения статора. Асинхронные модификации получили наибольшее распространение, что объясняется простотой их конструкции, надежностью, долговечностью, а также возможностью выполнения как сверхмощных промышленных установок, так и небольших электродвигателей, предназначенных для использования в бытовых инструментах.

В зависимости от типа электротока, с которым работают такие агрегаты, их принято разделять на три категории:

• однофазные;
• двухфазные;
• трехфазные.

Наибольшее распространение сегодня получили однофазные асинхронные двигатели, которые способны работать от бытовой электросети. Особенностью однофазных двигателей является наличие на статоре только одной рабочей обмотки и короткозамкнутого ротора. На обмотку статора подается переменный однофазный ток, приводящий во вращение ротор и вал двигателя. Сам ротор имеет цилиндрический сердечник с залитыми алюминием ячейками и открытыми вентиляционными лопастями. Однофазные двигатели с короткозамкнутым ротором используются в небольших по своей мощности устройствах, водяных насосах и комнатных вентиляторах.

Двухфазные асинхронные двигатели предназначены для использования в однофазной сети с переменным током. Их особенностью является наличие на статоре двух рабочих обмоток, расположенных перпендикулярно друг к другу. Во время работы агрегата на одну обмотку напрямую подаётся переменный ток, а на вторую — через соответствующий фазосдвигающий конденсатор. На выходе образуется крутящееся магнитное поле, которое упрощает запуск электромотора и в последующем поддерживает стабильно высокие обороты.

Трехфазные двигатели могут иметь короткозамкнутый и фазный ротор. Агрегаты оснащены тремя рабочими обмотками, расположенными на статоре параллельно друг другу. При включении двигателя в трехфазную сеть магнитное поле имеет сдвиг в пространстве относительно обмотки на 120 градусов. Наличие короткозамкнутого поля позволяет упростить запуск в работу устройства, при этом в последующем поддерживаются стабильные обороты. Модификации двигателей с фазным ротором отличаются увеличенной мощностью и используются преимущественно в промышленном оборудовании.

Преимуществами асинхронных электромоторов являются их устойчивость к скачкам напряжения и универсальность использования. Благодаря простоте конструкции существенно упрощается их последующее обслуживание, а сама техника чрезвычайно надежна и в процессе эксплуатации не доставляет каких-либо хлопот. В зависимости от своей модификации установки могут работать как от мощного источника электричества в трехфазной сети, так и от бытовой электросети, что позволяет применять их в различной бытовой технике и всевозможных электроприборах.

Электродвигатели представляют собой простейшие и чрезвычайно надёжные устройства, которые широко используются в промышленности и быту. Существующие в настоящее время типы электродвигателей позволяют подобрать агрегат, который будет полностью соответствовать особенностям своей эксплуатации. С помощью таких моторов могут приводиться в движение мощные станки и оборудование, производительные насосы. Без их использования не обходится ни один бытовой электроприбор.

Типы электродвигателей и их сравнение

Обзор двигателей переменного и постоянного тока

Благодаря более высокой удельной мощности и лучшему КПД двигатели переменного тока в основном используются для электромобилей. Батарея электромобилей подает напряжение постоянного тока, поэтому для двигателей переменного тока по-прежнему необходим инвертор.

Электродвигатель с постоянными магнитами

Уменьшение магнитного материала СДПМ

Синхронные машины с постоянным возбуждением (СДПМ) имеют постоянные магниты в роторе. В зависимости от типа магнитного материала иногда может происходить размагничивание магнитов при слишком высоких температурах. В этом случае электродвигатель больше не имеет полного крутящего момента. Если в качестве материала магнита используется неодим-железо-бор, это значительно увеличивает стоимость двигателя. Если магниты удачно расположены в роторе, можно использовать реактивный момент и, таким образом, можно уменьшить используемый магнитный материал. Мы поможем вам уменьшить количество магнитного материала без снижения производительности двигателя.

Асинхронный двигатель и асинхронный двигатель

Надежные и экономичные электродвигатели

В асинхронном двигателе ротор вращается медленнее, чем вращающееся поле статора. Другими словами, ротор работает асинхронно с магнитным полем статора. Разница скоростей индуцирует напряжение в клетке короткого замыкания, что приводит к магнитному полю ротора. Вот почему асинхронный двигатель часто называют асинхронным двигателем. При правильной стратегии управления современные асинхронные двигатели могут достигать такого же высокого КПД, как и двигатели с постоянными магнитами. Они очень устойчивы к высоким температурам и экономичны в производстве.

Синхронный реактивный двигатель

Недорогая альтернатива PMSM

Поскольку для реактивных двигателей не требуются постоянные магниты, они недороги в производстве. Однако обычно требуется более высокий фазный ток, что делает инвертор более дорогим, чем двигатель с магнитами. Различают вентильные реактивные двигатели (двигатель SR) и синхронные реактивные двигатели, которые имеют меньшую пульсацию крутящего момента и более высокий КПД. Воздушный зазор оказывает большое влияние на КПД реактивных двигателей и не должен превышать 0,8 мм.

Видео обо всех типах электродвигателей

Играйте видео о видео о типах электродвигателей

Отдельно возбужденные синхронный мотор

Увеличение скорости эв. в роторе не постоянные магниты, а медные обмотки, создающие поле ротора. Таким образом, магнитное поле ротора можно регулировать уровнем тока. Недостатком является дополнительная электроника, необходимая для тока ротора, а также щеточная система для соединения ротора с электроникой.

Мы помогаем вам увеличить максимальную скорость машин с внешним возбуждением, чтобы улучшить их удельную мощность.

Тип двигателей | Bay Motor Products

Двигатель с экранированными полюсами 

Электродвигатели с экранированными полюсами представляют собой оригинальный тип однофазных асинхронных двигателей переменного тока. Также называемый однофазным асинхронным двигателем, для его вращения требуется простое подключение к одной линии напряжения и внешний конденсатор. Различные типы однофазных асинхронных двигателей различаются в зависимости от метода их запуска. Четыре основных типа: расщепленная фаза, конденсаторный пуск, постоянный разделенный конденсатор и конденсаторный пуск/работа конденсатора.

Двигатель с расщепленной фазой

Двигатель с расщепленной фазой использует коммутационное устройство для отключения пусковой обмотки, когда скорость двигателя достигает 75% от номинальной. Хотя этот тип имеет простую конструкцию, которая делает его менее дорогим для коммерческого использования, он также имеет низкий пусковой момент и высокий пусковой ток.

Конденсаторный пусковой двигатель

Конденсаторный пусковой двигатель представляет собой конденсаторный двигатель с расщепленной фазой, в котором конденсатор включен последовательно с пусковой обмоткой для создания большего пускового момента. Этот двигатель дороже из-за необходимых коммутационных и конденсаторных компонентов.

Постоянный разделительный конденсатор

Двигатель с постоянным раздельным конденсатором не имеет пускового выключателя. Для этого типа конденсатор постоянно подключен к обмотке стартера. Поскольку для непрерывного использования требуется конденсатор, он не обеспечивает пусковую мощность, поэтому пусковые моменты обычно малы. Эти двигатели не будут хорошо работать при больших пусковых нагрузках. Однако они имеют низкий пусковой ток, более тихую работу и более высокий срок службы/надежность, что делает их хорошим выбором для высокой частоты циклов. Они также являются наиболее надежными конденсаторными двигателями из-за отсутствия пускового выключателя. Различные конструкции обеспечивают более высокий КПД и коэффициент мощности при номинальных нагрузках.

Двигатель с пусковым конденсатором/двигатель с рабочим конденсатором

Двигатель с пусковым/рабочим конденсатором имеет в цепи как пусковой, так и рабочий конденсатор. После достижения полного пуска пусковой конденсатор отключается. Этот тип двигателя имеет более высокий пусковой ток, более низкий нагрузочный ток и более высокий КПД. Недостатком является расход, необходимый для двух конденсаторов и коммутационного устройства. Надежность также играет роль из-за механизма переключения.

Технология

Для сравнения, эти типы асинхронных двигателей с раздельным сопротивлением обеспечивают только низкий или средний пусковой момент, и это ограничивает их приложениями с малой мощностью, для которых они лучше всего подходят. В этих двигателях используется одна вспомогательная обмотка меньшего размера, чем обычно, что обеспечивает более низкую скорость индукции и гораздо более высокое сопротивление, чем у других типов. Простые модели, подобные этим, можно использовать только при низкой нагрузке и необходимости небольшого пускового привода.

Для некоторых приложений, таких как небольшие вентиляторы, шлифовальные машины и нагреватели, не требуется более высокий пусковой момент, но в большинстве случаев чем больше крутящий момент при пуске двигателя, тем большую нагрузку можно приложить к машине. Однофазный двигатель с высоким пусковым моментом часто дороже, чем более простые асинхронные двигатели. Тем не менее, разница в мощности может быть оправдана для различных промышленных нужд. В однофазном двигателе с высоким пусковым моментом вы можете ожидать другого уровня производительности, что может сэкономить время и энергию.

Переменные токи, протекающие в однофазном двигателе, достигают своих пиковых значений одновременно; это делает одну единственную фазу. В трехфазных системах пиковые значения тока достигаются последовательно, образуя три отдельных этапа. По сравнению с трехфазными системами эти двигатели не обладают такими же высокими уровнями эффективности, но могут работать неопределенно долго при минимальном обслуживании.

Асинхронные электродвигатели имеют различные классификации в зависимости от источника электроэнергии и типа конструкции. Двигатели асинхронного типа, также называемые асинхронными двигателями, работают с использованием переменного тока (AC), создаваемого электромагнитной индукцией, в отличие от коммутаторов, обычно используемых в других типах двигателей переменного тока. Асинхронные двигатели используются в промышленности, а также в стандартных бытовых приборах, таких как холодильники, стиральные машины, посудомоечные машины и сушилки для белья.

Электродвигатели асинхронного типа были первоначальными двигателями переменного тока, которые должны были быть созданы; Никола Тесла придумал прототип в 1883 году. Эти асинхронные двигатели имеют очень простую конструкцию и принцип работы по сравнению с современными конструкциями двигателей переменного тока, но они по-прежнему очень прочные, тихие и долговечные. Асинхронные двигатели отличаются тем, что они используют индукционный ток в роторе для создания вращательного движения.

Асинхронные двигатели состоят из двух простых частей: статора с медной обмоткой и узла якоря или ротора. Обмотки статора удерживаются в пазах вокруг статора с балансом между количеством северных и южных полюсов. Узел ротора производится в нескольких вариантах: роторы с короткозамкнутым ротором, роторы с контактными кольцами и роторы со сплошным сердечником.