Работа электродвигателя: типы, устройство, принцип работы, параметры, производители

Содержание

РАБОТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

   Сегодняшняя тема — обзор различных электродвигателей. Электродвигатели нашли широчайшее применение в науке и технике. Жизнь человека трудно представить без машин и механизмов на основе электрических двигателей. Они применяются повсюду — в заводах, в автомобильной технике, в бытовой аппаратуре, в медицинской технике, одним словом — везде! Электрический двигатель — это своего рода преобразователь, который превращает электрическую энергию в механическую энергию вращения вала двигателя.

   Электродвигатель состоит из двух основных частей — неподвижной части (статор) и вращающая часть (ротор). Двигатели разделяются на две основные группы — двигатели постоянного тока и переменного тока. Основные части простого электродвигателя постоянного тока — неподвижная часть (статор) постоянные магниты, в центре на валу собран ротор, который состоит из стальных пластин, а на них намотана обмотка. Ротор еще и называют якорем электродвигателя.

   Питание подается через контакты (щетки) на обмотку. В результате этого якорь превращается в электромагнит, в результате магнитного воздействия, ротор пытается <ускользнуть> из магнитного поля, а убежать ему некуда, и ротор начинает вращаться с большей скоростью, иногда число оборотов ротора за одну минуту превышает 10000! На роторе обычно мотают несколько обмоток, для эффективной работы и повышения мощности двигателя. Ниже показана схема двигателя в электродрели.

   Двигатели переменного тока — двигатели которые работают под определенной частотой тока, то есть питание двигателей осуществляется переменным током, работают в основном на сетевой частоте 50-60 герц. Двигатели переменного тока делятся на две группы — синхронные и асинхронные двигатели. В основном они пускаются вручную или имеют пусковую обмотку. Двухфазовые или конденсаторные двигатели — это электродвигатели которые имеют конечное число положения ротора. Заданное положение ротора фиксируется подачей питания на соответствующей обмотке. Переход в другое состояние осуществляется путем снятия напряжения с одной обмотки и передачи ее на другой, так напряжение проходит по всем обмоткам, каждая в свою очередь превращается в электромагнит. 

   Синхронный электродвигатель — это разновидность двигателей переменного тока, ротор которого вращается синхронно с магнитным полем питающего напряжения. Асинхронный электродвигатель — это двигатель переменного тока в котором частота вращения ротора отличается от частоты вращающего магнитного поля создавая ему питающее напряжение. 

   В технике в основном используют двигатели переменного тока, там не используются постоянные магниты, которые расчитаны на стабильную мощность, для повышенной мощности используют электромагнит, мощность которого во много раз повышает мощность постоянного магнита, хотя для питания электромагнитной обмотки нужно на нее подать добавочное напряжение. Вот в кратце вся основная информация, на сегодня достаточно, автор — АКА.

Originally posted 2018-12-19 02:28:45. Republished by Blog Post Promoter

Устройство и принцип работы простейшего электродвигателя (видео) — 30 Октября 2016

Электродвигатель – это просто устройство для эффективного преобразования электрической энергии в механическую.

В основе этого преобразования лежит магнетизм. В электродвигателях используются постоянные магниты и электромагниты, кроме того, используются магнитные свойства различных материалов, чтобы создавать эти удивительные устройства.

Существует несколько типов электродвигателей. Отметим два главных класса: AC и DC.

Электродвигатели класса AC (Alternating Current) требуют для работы источник переменного тока или напряжения (такой источник Вы можете найти в любой электрической розетке в доме).

Электродвигатели класса DC (Direct Current) требуют для работы источник постоянного тока или напряжения (такой источник Вы можете найти в любой батарейке).

Универсальные двигатели могут работать от источника любого типа.

Не только конструкция двигателей различна, различны способы контроля скорости и вращающего момента, хотя принцип преобразования энергии одинаков для всех типов.

Электродвигатели используются повсюду. Даже дома вы можете обнаружить огромное количество электродвигателей. Электродвигатели используются в часах, в вентиляторе микроволновой печи, в стиральной машине, в компьютерных вентиляторах, в кондиционере, в соковыжималке . Ну а электродвигатели, применяемые в промышленности, можно перечислять бесконечно. Диапазон физических размеров – от размера со спичечную головку до размера локомотивного двигателя.

Простейший электродвигатель работает только на постоянном токе (от батарейки). Ток проходит по рамке, расположенной между полюсами постоянного магнита. Взаимодействие магнитных полей рамки с током и магнита заставляет рамку поворачиваться. После каждого полуоборота коллектор переключает контакты рамки, подходящие к батарейке, и поэтому рамка вращается.

Устройство и работа электродвигателя

Работа двигателей окутывает все сферы нашей жизнедеятельности и может остановить любую работу, как станка, крана, так и целого предприятия. Электродвигатели помогают поднимать грузы при строительстве зданий, приводят в движение тепловозы, троллейбусы и другой транспорт, осуществляют вентиляцию, как в промышленных зданиях, так и в коммерческих, жилых. Сегодня сложно представить жизнь без электродвигателей.

ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ?

Электродвигатель – это электрическая машина в результате работы, которой электрическая энергия преобразуется в механическую с выделением тепла.

Электрическая машина – это устройство, которое может преобразовывать преобразования электрической энергии в механическую или механической в электрическую.

Электродвигатель работает благодаря электромагнитной индукции ( возникновение электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него).

ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ?

Конструкция электродвигателя совершенствуется на протяжении более 100 лет. За это время менялись и разрабатывались новые модели двигателей. 

Конструкция электродвигателя переменного тока

На статоре и роторе предусмотрены обмотки, которые работают как электромагниты. При подаче электрического тока на обмотки в них возникает магнитное поле с соответствующими полюсами. Вследствие этого происходит силовое взаимодействие между полями статора и ротора. Стороны обмоток с одинаковыми полюсами начинают отталкиваться друг от друга, а с противоположными — притягиваться. Подвижная часть сразу же пытается стать в такое положение, чтобы противоположные полюса совпадали.

Так происходит максимум пол-оборота, или 180 °. Для того, чтобы ротор двигался дальше и сделал полный оборот на угол 360 °, нужно изменить направление тока в одной из обмоток, в результате чего ее полярность изменится на противоположную и стороны с соответствующими полюсами снова начнут притягиваться. Если через определенный период переключать полярность подаваемого на обмотку тока, то вал ротора будет непрерывно вращаться.

Количество обмоток на подвижной и неподвижной частях может отличаться. Чем их больше, тем больше плавность хода и более равномерно распределяется мощность.

Вместе с этим читают:

Ненормальные режимы и работа электродвигателя

2020-12-18

Основной разновидностью ненормального режима для многих электродвигателей является перегрузка током. Все электродвигатели в течение некоторого времени допускают перегрузку током, однако прохождение повышенных токов сверх допустимого времени может вызвать повреждение электродвигателя, а, следовательно, ремонт электродвигателя. Или в лучшем случае ускоренное старение изоляции. Поэтому на электродвигателях, подверженных перегрузкам, должна устанавливаться токовая защита, которая при длительной перегрузке будет действовать на сигнал или на отключение двигателя. Здесь на сайте https://ok-stanok.ru/shop/54-zatochnyie-stanki можно приобрести заточный станок.

Если позволяют условия, целесообразно осуществлять действие этой защиты на разгрузку приводимого механизма. Ненормальным режимом для электродвигателя является также исчезновение или длительное снижение напряжения. В тех случаях, когда самозапуск электродвигателя необязателен, то по технологическим соображениям, по условиям безопасности Персонала или для ограничения тока самозапуска часто бывает целесообразна установка защиты минимального напряжения, отключающая электродвигатель при исчезновении или снижении напряжения.

Синхронные электродвигатели в. н. при глубоких, длительных (более 0, 5 сек) снижениях напряжения или при значительных перегрузках могут выйти из синхронизма. Синхронные электродвигатели не рассчитаны на длительный асинхронный режим и должны иметь хорошую защиту от него, действующую на восстановление нормального синхронного режима или на отключение.

Для восстановления синхронного режима защита может действовать на схему ресинхронизации, а так же на полную автоматическую разгрузку механизма, при которой обеспечивается полное втягивание электродвигателя в синхронизм, или на полное отключение агрегата с повторным автоматическим пуском. Для бесперебойной работы большинства промышленных установок и особенно собственных нужд электростанций большое значение имеет возможность самозапуска ответственных электродвигателей после кратковременного понижения или даже исчезновения напряжения в питающей сети.

Релейная защита ответственных электродвигателей в. н. должна обеспечивать возможность самозапуска. Во многих случаях наиболее выгодным напряжением распределительной сети является напряжение 10 кВт, но электродвигатели на такое напряжение начали выполняться сравнительно недавно и до сих пор не выполняются на мощность менее 1 200 кВт.

Назад к разделу

Просмотров: 143

Какую работу совершает электродвигатель

Работа асинхронного электродвигателя

В этой статье мы будем рассматривать  однофазные асинхронные электродвигатели и трехфазные. Однофазные эл двигатели используют исключительно в маломощных приборах, трёхфазные наоборот — незаменимы для привода различных станков, подъемных кранов и так далее.

Принцип работы трехфазного эл двигателя

Данный вид эл двигателей наиболее популярен — практически 90 процентов от всех электродвигателей в мире. Их популярность обусловлена простотой использования и конструкции, а так же эксплуатационной надежностью.
Рабочая часть электродвигателя  это ротор и статор (подвижная и неподвижная его часть соответственно). Принцип работы электродвигателя очень простой: на обмотку статора подается электрическое напряжение, в результате чего создается магнитное поле. В статоре электродвигателя создается магнитная индукция, которая преобразовывает электрическую энергию во вращательное движение ротора. Обмотки в статоре смещаются относительно друг друга на 120 градусов, а обмотки в каждой из фаз на эти же 120 градусов относительно двух других соответственно. Магнитный поток электродвигателя, образующийся в результате действия всех, получается вращающимся.
Из-за того что в обмотках статора электрическая цепь замкнута создается ток, которому приходится взаимодействовать с магнитным потоком статора. Так создается пусковой момент двигателя, этот момент поворачивает  ротор. Ротор вращается в направлении вращения магнитного поля статора.

Принцип работы однофазного электромотора

Строение у однофазного электродвигателя похоже на трехфазный — также состоит из ротора и статора. Различие кроется в количестве обмоток — их две. Она называется рабочей, другая обмотка зовется пусковой. Однофазные электродвигатели нашли свое применение в оборудовании, которое не предполагает изначальной нагрузки на валу мотора. Это эл двигатели малой мощности (не более 3 кВт). Однако если все же такая нагрузка есть, возможно применение однофазного мотора с двумя конденсаторами: пусковым и рабочим. Рабочая обмотка однофазного электродвигателя создает прямое и обратное пульсирующее магнитное поле в статоре.
Прямое поле вращается по направлению ротора и создает основной электромагнитный момент. Обратное поле, соответственно, в противоположную сторону. Частота вращения у них одинаковая.  В  неподвижном состоянии два поля создают одинаковые по величине и разные по знаку моменты, которые уравновешивают систему. От этого, при пуске, результирующий момент такого двигателя равен нулю, он не может начать вращать свой вал. Однако, если ротору задать вращение  в любую сторону, то один из моментов будет преобладать, и вал двигателя продолжит вращаться в заданную сторону. Для задания направления вращения ротора используют специальные устройства.

Какую работу совершает электродвигатель

Чтобы это узнать, сначала нам необходимо выяснить какую работу совершает ток в электродвигателе. Полная работа тока вычисляется по формуле:

 А=U*I*t

где А — это полная работа электрического тока, Дж;
U — это напряжение на клеммах электродвигателя, В;
I — сила тока в цепи электродвигателя, А;
t — время работы электродвигателя, в секундах (с).

         Напряжение на клеммах — это, по сути, напряжение питания мотора. Сила тока в цепи, она же номинальная сила тока, всегда указывается производителем либо на самом моторе, либо в сопроводительной документации к нему. Поэтому вычислить это значение не составит труда.
Работа электродвигателя — полезная работа, она напрямую зависит от его КПД. Значение коэффициента полезного действия также должно быть указано или в паспорте мотора, либо на самом моторе. Зная полную работу и КПД, мы можем узнать работу двигателя: это произведение полной работы электрического тока на КПД электродвигателя. Измеряется она, как и любая работа, в джоулях.


 Электродвигатель АИР характеристики
Тип двигателя  Р, кВт Номинальная частота вращения, об/мин кпд,* COS ф 1п/1н Мп/Мн Мmах/Мн 1н, А Масса, кг
Купить АИР56А2 0,18 2840 68,0 0,78 5,0 2,2 2,2 0,52 3,4
Купить АИР56В2 0,25 2840
68,0
0,698 5,0 2,2 2,2 0,52 3,9
Купить АИР56А4 0,12 1390 63,0 0,66 5,0 2,1 2,2 0,44 3,4
Купить АИР56В4 0,18 1390 64,0 0,68 5,0 2,1 2,2 0,65 3,9
Купить АИР63А2 0,37 2840 72,0 0,86 5,0 2,2 2,2 0,91 4,7
Купить АИР63В2 0,55 2840 75,0 0,85 5,0 2,2 2,3 1,31 5,5
Купить АИР63А4 0,25 1390 68,0 0,67 5,0 2,1 2,2 0,83 4,7
Купить АИР63В4 0,37 1390 68,0 0,7 5,0 2,1 2,2 1,18 5,6
Купить АИР63А6 0,18 880 56,0 0,62 4,0 1,9 2 0,79 4,6
Купить АИР63В6 0,25 880 59,0 0,62 4,0 1,9 2 1,04 5,4
Купить АИР71А2 0,75 2840 75,0 0,83 6,1 2,2 2,3 1,77 8,7
Купить АИР71В2 1,1 2840 76,2 0,84 6,9 2,2 2,3 2,6 10,5
Купить АИР71А4 0,55 1390 71,0 0,75 5,2 2,4 2,3 1,57 8,4
Купить АИР71В4 0,75 1390 73,0 0,76 6,0 2,3 2,3 2,05 10
Купить АИР71А6 0,37 880 62,0 0,70 4,7 1,9 2,0 1,3 8,4
Купить АИР71В6 0,55 880 65,0 0,72 4,7 1,9 2,1 1,8 10
Купить АИР71А8 0,25 645 54,0 0,61 4,7  1,8 1,9 1,1 9
Купить АИР71В8 0,25 645 54,0 0,61 4,7  1,8 1,9 1,1 9
Купить АИР80А2 1,5 2850 78,5 0,84 7,0 2,2 2,3 3,46 13
Купить АИР80А2ЖУ2 1,5 2850 78,5 0,84 7,0 2,2 2,3 3,46 13
Купить АИР80В2 2,2 2855 81,0 0,85 7,0 2,2 2,3 4,85 15
Купить АИР80В2ЖУ2 2,2 2855 81,0 0,85 7,0 2,2 2,3 4,85 15
Купить АИР80А4 1,1 1390 76,2 0,77 6,0 2,3 2,3 2,85 14
Купить АИР80В4 1,5 1400 78,5 0,78 6,0 2,3 2,3 3,72 16
Купить АИР80А6 0,75 905 69,0 0,72 5,3 2,0 2,1 2,3 14
Купить АИР80В6 1,1 905 72,0 0,73 5,5 2,0 2,1 3,2 16
Купить АИР80А8 0,37 675 62,0 0,61 4,0 1,8 1,9 1,49 15
Купить АИР80В8 0,55 680 63,0 0,61 4,0 1,8 2,0 2,17 18
Купить АИР90L2 3,0 2860 82,6 0,87 7,5 2,2 2,3 6,34 17
Купить АИР90L2ЖУ2 3,0 2860 82,6 0,87 7,5 2,2 2,3 6,34 17
Купить АИР90L4 2,2 1410 80,0 0,81 7,0 2,3 2,3 5,1 17
Купить АИР90L6 1,5 920 76,0 0,75 5,5 2,0 2,1 4,0 18
Купить АИР90LA8 0,75 680 70,0 0,67 4,0 1,8 2,0 2,43 23
Купить АИР90LB8 1,1 680 72,0 0,69 5,0 1,8 2,0 3,36 28
Купить АИР100S2 4,0 2880 84,2 0,88 7,5 2,2 2,3 8,2 20,5
Купить АИР100S2ЖУ2 4,0 2880 84,2 0,88 7,5 2,2 2,3 8,2 20,5
Купить АИР100L2 5,5 2900 85,7 0,88 7,5 2,2 2,3 11,1 28
Купить АИР100L2ЖУ2 5,5 2900 85,7 0,88 7,5 2,2 2,3 11,1 28
Купить АИР100S4 3,0 1410 82,6 0,82 7,0 2,3 2,3 6,8 21
Купить АИР100L4 4,0 1435 84,2 0,82 7,0 2,3 2,3 8,8 37
Купить АИР100L6 2,2 935 79,0 0,76 6,5 2,0 2,1 5,6 33,5
Купить АИР100L8 1,5 690 74,0 0,70 5,0 1,8 2,0 4,4 33,5
Купить АИР112M2 7,5 2895 87,0 0,88 7,5 2,2 2,3 14,9 49
Купить АИР112М2ЖУ2 7,5 2895 87,0 0,88 7,5 2,2 2,3 14,9 49
Купить АИР112М4 5,5 1440 85,7 0,83 7,0 2,3 2,3 11,7 45
Купить АИР112MA6 3,0 960 81,0 0,73 6,5 2,1 2,1 7,4 41
Купить АИР112MB6 4,0 860 82,0 0,76 6,5 2,1 2,1 9,75 50
Купить АИР112MA8 2,2 710 79,0 0,71 6,0 1,8 2,0 6,0 46
Купить АИР112MB8 3,0 710 80,0 0,73 6,0 1,8 2,0 7,8 53
Купить АИР132M2 11 2900 88,4 0,89 7,5 2,2 2,3 21,2 54
Купить АИР132М2ЖУ2 11 2900 88,4 0,89 7,5 2,2 2,3 21,2 54
Купить АИР132S4 7,5 1460 87,0 0,84 7,0 2,3 2,3 15,6 52
Купить АИР132M4 11 1450 88,4 0,84 7,0 2,2 2,3 22,5 60
Купить АИР132S6 5,5 960 84,0 0,77 6,5 2,1 2,1 12,9 56
Купить АИР132M6 7,5 970 86,0 0,77 6,5 2,0 2,1 17,2 61
Купить АИР132S8 4,0 720 81,0 0,73 6,0 1,9 2,0 10,3 70
Купить АИР132M8 5,5 720 83,0 0,74 6,0 1,9 2,0 13,6 86
Купить АИР160S2 15 2930 89,4 0,89 7,5 2,2 2,3 28,6 116
Купить АИР160S2ЖУ2 15 2930 89,4 0,89 7,5 2,2 2,3 28,6 116
Купить АИР160M2 18,5 2930 90,0 0,90 7,5 2,0 2,3 34,7 130
Купить АИР160М2ЖУ2 18,5 2930 90,0 0,90 7,5 2,0 2,3 34,7 130
Купить АИР160S4 15 1460 89,4 0,85 7,5 2,2 2,3 30,0 125
Купить АИР160S4ЖУ2 15 1460 89,4 0,85 7,5 2,2 2,3 30,0 125
Купить АИР160M4 18,5 1470 90,0 0,86 7,5 2,2 2,3 36,3 142
Купить АИР160S6 11 970 87,5 0,78 6,5 2,0 2,1 24,5 125
Купить АИР160M6 15 970 89,0 0,81 7,0 2,0 2,1 31,6 155
Купить АИР160S8 7,5 720 85,5 0,75 6,0 1,9 2,0 17,8 125
Купить АИР160M8 11 730 87,5 0,75 6,5 2,0 2,0 25,5 150
Купить АИР180S2 22 2940 90,5 0,90 7,5 2,0 2,3 41,0 150
Купить АИР180S2ЖУ2 22 2940 90,5 0,90 7,5 2,0 2,3 41,0 150
Купить АИР180M2 30 2950 91,4 0,90 7,5 2,0 2,3 55,4 170
Купить АИР180М2ЖУ2 30 2950 91,4 0,90 7,5 2,0 2,3 55,4 170
Купить АИР180S4 22 1470 90,5 0,86 7,5 2,2 2,3 43,2 160
Купить АИР180S4ЖУ2 22 1470 90,5 0,86 7,5 2,2 2,3 43,2 160
Купить АИР180M4 30 1470 91,4 0,86 7,2 2,2 2,3 57,6 190
Купить АИР180М4ЖУ2 30 1470 91,4 0,86 7,2 2,2 2,3 57,6 190
Купить АИР180M6 18,5 980 90,0 0,81 7,0 2,1 2,1 38,6 160
Купить АИР180M8 15 730 88,0 0,76 6,6 2,0 2,0 34,1 172
Купить АИР200M2 37 2950 92,0 0,88 7,5 2,0 2,3 67,9 230
Купить АИР200М2ЖУ2 37 2950 92,0 0,88 7,5 2,0 2,3 67,9 230
Купить АИР200L2 45 2960 92,5 0,90 7,5 2,0 2,3 82,1 255
Купить АИР200L2ЖУ2 45 2960 92,5 0,90 7,5 2,0 2,3 82,1 255
Купить АИР200M4 37 1475 92,0 0,87 7,2 2,2 2,3 70,2 230
Купить АИР200L4 45 1475 92,5 0,87 7,2 2,2 2,3 84,9 260
Купить АИР200M6 22 980 90,0 0,83 7,0 2,0 2,1 44,7 195
Купить АИР200L6 30 980 91,5 0,84 7,0 2,0 2,1 59,3 225
Купить АИР200M8 18,5 730 90,0 0,76 6,6 1,9 2,0 41,1 210
Купить АИР200L8 22 730 90,5 0,78 6,6 1,9 2,0 48,9 225
Купить АИР225M2 55 2970 93,0 0,90 7,5 2,0 2,3 100 320
Купить АИР225M4 55 1480 93,0 0,87 7,2 2,2 2,3 103 325
Купить АИР225M6 37 980 92,0 0,86 7,0 2,1 2,1 71,0 360
Купить АИР225M8 30 735 91,0 0,79 6,5 1,9 2,0 63 360
Купить АИР250S2 75 2975 93,6 0,90 7,0 2,0 2,3 135 450
Купить АИР250M2 90 2975 93,9 0,91 7,1 2,0 2,3 160 530
Купить АИР250S4 75 1480 93,6 0,88 6,8 2,2 2,3 138,3 450
Купить АИР250M4 90 1480 93,9 0,88 6,8 2,2 2,3 165,5 495
Купить АИР250S6 45 980 92,5 0,86 7,0 2,1 2,0 86,0 465
Купить АИР250M6 55 980 92,8 0,86 7,0 2,1 2,0 104 520
Купить АИР250S8 37 740 91,5 0,79 6,6 1,9 2,0 78 465
Купить АИР250M8 45 740 92,0 0,79 6,6 1,9 2,0 94 520
Купить АИР280S2 110 2975 94,0 0,91 7,1 1,8 2,2 195 650
Купить АИР280M2 132 2975 94,5 0,91 7,1 1,8 2,2 233 700
Купить АИР280S4 110 1480 94,5 0,88 6,9 2,1 2,2 201 650
Купить АИР280M4 132 1480 94,8 0,88 6,9 2,1 2,2 240 700
Купить АИР280S6 75 985 93,5 0,86 6,7 2,0 2,0 142 690
Купить АИР280M6 90 985 93,8 0,86 6,7 2,0 2,0 169 800
Купить АИР280S8 55 740 92,8 0,81 6,6 1,8 2,0 111 690
Купить АИР280M8 75 740 93,5 0,81 6,2 1,8 2,0 150 800
Купить АИР315S2 160 2975 94,6 0,92 7,1 1,8 2,2 279 1170
Купить АИР315M2 200 2975 94,8 0,92 7,1 1,8 2,2 248 1460
Купить АИР315МВ2 250 2975 94,8 0,92 7,1 1,8 2,2 248 1460
Купить АИР315S4 160 1480 94,9 0,89 6,9 2,1 2,2 288 1000
Купить АИР315M4 200 1480 94,9 0,89 6,9 2,1 2,2 360 1200
Купить АИР315S6 110 985 94,0 0,86 6,7 2,0 2,0 207 880
Купить АИР315М(А)6 132 985 94,2 0,87 6,7 2,0 2,0 245 1050
Купить АИР315MВ6 160 985 94,2 0,87 6,7 2,0 2,0 300 1200
Купить АИР315S8 90 740 93,8 0,82 6,4 1,8 2,0 178 880
Купить АИР315М(А)8 110 740 94,0 0,82 6,4 1,8 2,0 217 1050
Купить АИР315MВ8 132 740 94,0 0,82 6,4 1,8 2,0 260 1200
Купить АИР355S2 250 2980 95,5 0,92 6,5 1.6 2,3 432,3 1700
Купить АИР355M2 315 2980 95,6 0,92 7,1 1,6 2,2 544 1790
Купить АИР355S4 250 1490 95,6 0,90 6,2 1,9 2,9 441 1700
Купить АИР355M4 315 1480 95,6 0,90 6,9 2,1 2,2 556 1860
Купить АИР355MА6 200 990 94,5 0,88 6,7 1,9 2,0 292 1550
Купить АИР355S6 160 990 95,1 0,88 6,3 1,6 2,8 291 1550
Купить АИР355МВ6 250 990 94,9 0,88 6,7 1,9 2,0 454,8 1934
Купить АИР355L6 315 990 94,5 0,88 6,7 1,9 2,0 457 1700
Купить АИР355S8 132 740 94,3 0,82 6,4 1,9 2,7 259,4 1800
Купить АИР355MА8 160 740 93,7 0,82 6,4 1,8 2,0 261 2000
Купить АИР355MВ8 200 740 94,2 0,82 6,4 1,8 2,0 315 2150
Купить АИР355L8 132 740 94,5 0,82 6,4 1,8 2,0 387 2250

Проектная работа «Электродвигатель»

Оглавление  

В 21-ом веке электродвигатели имеют особое место в нашей жизни. Оглянитесь вокруг – они получил практически повсеместное распространение. Сегодня они используются не только во всех отраслях промышленности, но и в транспорте, предметах и устройствах, окружающих нас в повседневной жизни, на работе, в школе и дома. Фены, вентиляторы, швейные машины, строительные инструменты, компьютеры – вот далеко не полный перечень устройств, где используются электродвигатели. И мне стало интересно, как они устроены и получится ли у меня самостоятельно собрать свою модель электродвигателя.

И я решил познакомиться с историей и устройством электродвигателя, самостоятельно изготовить его модель.

Для достижения цели своей работы мне необходимо решить следующие задачи:

Познакомиться с историей развития электродвигателя;

Выяснить принципы работы электродвигателя;

Изучить область применения электродвигателей;

Изготовить модель электродвигателя.

     

    История

    Величайшим техническим достижением конца XIX века стало изобретение промышленного электродвигателя. Этот компактный, экономичный, удобный мотор вскоре сделался одним из важнейших элементов производства, вытеснив другие виды двигателей отовсюду, куда только можно было доставить электрический ток. Электрические двигатели появились еще во второй четверти XIX столетия, но прошло несколько десятилетий, прежде чем создались благоприятные условия для их повсеместного внедрения в производство. История электродвигателя — сложная и длинная цепь открытий, находок, изобретений.

    Начальный период развития электродвигателя (1821 — 1834 гг.). Он тесно связан с созданием физических приборов для демонстрации непрерывного преобразования электрической энергии в механическую. В 1821 г. М. Фарадей, исследуя взаимодействие проводников с током и магнитом, показал, что электрический ток вызывает вращение проводника вокруг магнита, или вращение магнита вокруг проводника. Опыт Фарадея стал толчком для большинства ученых, изобретатели электродвигателя получили лучик надежды.

    Первые электродвигатели напоминали по устройству паровые машины: двигатель Дж. Генри (1832 г.) и двигатель У. Пейджа (1864 г.) имели коромысла, кривошип, шатун, а также золотники (переключатели тока в соленоидах, заменявших собой цилиндр).

    Электродвигатель Пэйджа

    П. Барлоу предложил «колесо Барлоу». Оно состояло из постоянного магнита и зубчатых колес, скользящий контакт осуществлялся с помощью ртути, а питалось колесо от гальванического элемента.

    «Колесо Барлоу»

    Второй этап развития электродвигателей (1834 – 1860 гг.) характеризуется конструкциями с вращательным движением явнополюсного якоря. Однако вращательный момент на валу у таких двигателей обычно был резко пульсирующим.

    В 1834 г. Б.С. Якоби создал первый в мире электрический двигатель постоянного тока, в котором реализовал принцип непосредственного вращения подвижной части двигателя. Этот двигатель имел две группы П-образных электромагнитов, из которых одна группа (4 электромагнита) располагались на неподвижной раме, а другая аналогичная – на вращающемся диске. В качестве источника питания электромагнитов применялась батарея гальванических элементов. Для изменения полярности электромагнитов использовался простейший коммутатор. Обмотки всех электромагнитов неподвижной рамы были соединены последовательно, и ток в них имел одно и тоже направление. Обмотки электромагнитов вращающегося диска были также соединены последовательно, но направление тока в них с помощью коммутатора изменялось 8 раз за один оборот вала, следовательно, изменялась их полярность, и они поочередно притягивались и отталкивались электромагнитами неподвижной рамы.

    Такой двигатель получил название явнополюсного электродвигателя Якоби и был вполне работоспособным. В 1838 г. этот двигатель (0,5 кВт) был испытан на Неве для приведения в движение лодки с пассажирами, т. е. получил первое практическое применение.

    Электродвигатель Б.С. Якоби

    Испытания различных конструкций электродвигателей привели Б.С. Якоби и других исследователей к следующим выводам:

    – применение электродвигателей находится в прямой зависимости от удешевления электрической энергии, т.е. от создания генератора, более экономичного, чем гальванические элементы;

    – электродвигатели должны иметь по возможности малые габариты и по возможности большую мощность и больший коэффициент полезного действия.

    Третий этап в развитии электродвигателей (1860 – 1887 гг.) связан с разработкой конструкций с кольцевым неявнополюсным якорем и практически постоянным вращающим моментом.

    На этом этапе нужно отметить электродвигатель итальянца А. Пачинотти (1860 г.). Его двигатель состоял из якоря кольцеобразной формы, вращающегося в магнитном поле электромагнитов. Подвод тока осуществлялся роликами. Обмотка электромагнитов включалась последовательно с обмоткой якоря (т.е. электромашина имела последовательное возбуждение). Габариты двигателя были невелики, он имел практически постоянный вращающий момент. В двигателе Пачинотти явнополюсный якорь был заменен неявнополюсным.

    Электродвигатель А. Пачинотти

    Барабанный якорь, в котором рабочим является проводник, составляющий виток, был изобретен лишь в 1872 г. В. Сименсом. Еще через 10 лет в железе якоря появились пазы для обмотки (1882 г.). Барабанный якорь машины постоянного тока стал таким, каким мы его можем видеть в настоящее время. Третий этап развития электродвигателей характеризуется открытием и промышленным использованием принципа самовозбуждения, в связи, с чем был окончательно осознан и сформулирован принцип обратимости электрической машины. Питание электродвигателей стало производиться от более дешевого источника электрической энергии – электромагнитного генератора постоянного тока. В 1886 г. электродвигатель постоянного тока приобрел основные черты современной конструкции. В дальнейшем он все более и более совершенствовался. Таким образом, общими усилиями множества ученых разных стран, на протяжении более полувека создавалась конструкция, которую можно назвать электродвигателем.


     

    Устройство и принцип работы

    Подавляющее большинство электрических машин работает по принципу магнитного отталкивания и притяжения. Если между северным и южным полюсами магнита поместить проволоку и пропустить по ней ток, то её вытолкнет наружу. Как это возможно? Дело в том, что проходя по проводнику, ток формирует вокруг себя круговое магнитное поле по всей длине провода.

    При взаимодействии кругового поля проводника и однородного поля магнита, между полюсами магнитное поле с одной стороны ослабевает, а с другой усиливается. То есть среда становится упругой и результирующая сила выталкивает провод из поля магнита под углом 90 градусов в направлении, определяемом по правилу левой руки. Эта сила называется «амперовой».

    Это явление использовали как основной принцип работы первых электродвигателей, этот же принцип используют и поныне. В двигателях постоянного тока малой мощности для создания постоянного магнитного поля применяются постоянные магниты. В электромоторах средней и большой мощности однородное магнитное поле создают с помощью обмотки возбуждения или индуктора.

    Конструктивно все электрические двигатели постоянного тока состоят из статора и ротора (якоря), разделенных воздушным зазором.

    Статор электродвигателя постоянного тока служит для создания неподвижного магнитного поля машины и состоит из станины, главных и добавочных полюсов. Станина служит для крепления основных и добавочных полюсов и является элементом магнитной цепи машины. На главных полюсах расположены обмотки возбуждения, предназначенные для создания магнитного поля машины, на добавочных полюсах — специальная обмотка, служащая для улучшения условий коммутации.

    Якорь электродвигателя постоянного тока состоит из магнитной системы, собранной из отдельных листов, рабочей обмотки, уложенной в пазы, и коллектора служащего для подвода к рабочей обмотке постоянного тока.

    Коллектор представляет собой цилиндр, насаженный на вал двигателя и избранный из изолированных друг от друга медных пластин. На коллекторе имеются выступы-петушки, к которым припаяны концы секций обмотки якоря. Съем тока с коллектора осуществляется с помощью щеток, обеспечивающих скользящий контакт с коллектором. Щетки закреплены в щеткодержателях, которые удерживают их в определенном положении и обеспечивают необходимое нажатие щетки на поверхность коллектора. Щетки и щеткодержатели закреплены на траверсе, связанной с корпусом электродвигателя.

    Итак, современный двигатель постоянного тока вместо одной рамки имеет якорь с множеством проводников, уложенных в пазы, а вместо постоянного подковообразного магнита имеет статор с обмоткой возбуждения с двумя и более полюсами. На рисунке показан двухполюсный электромотор в разрезе.

    Принцип его работы следующий. Если по проводам верхней части якоря пропустить ток движущийся «от нас» (отмечено крестиком), а в нижней части — «на нас» (отмечено точкой), то согласно правилу левой руки верхние проводники будут выталкиваться из магнитного поля статора влево, а проводники нижней половины якоря по тому же принципу будут выталкиваться вправо. Поскольку медный провод уложен в пазах якоря, то, вся сила воздействия будет передаваться и на него, и он будет проворачиваться. Дальше видно, что когда проводник с направлением тока «от нас» провернётся вниз и станет против южного полюса создаваемого статором, то он будет выдавливаться в левую сторону, и произойдёт торможение. Чтобы этого не случилось нужно поменять направление тока в проводе на противоположное, как только будет пересечена нейтральная линия. Это делается с помощью коллектора – специального переключателя, коммутирующего обмотку якоря с общей схемой электродвигателя.

    Таким образом, электрическая энергия, которая подается на статор, превращается в механическую энергию ротора. К вращающемуся валу можно подключать различные механизмы, выполняющие полезную работу.

     

    Характеристики электродвигателя

    На данный момент электродвигатели имеют следующие характеристики. Максимальная мощность измеряется в Ваттах. Этот параметр зависит от конструкции, материала изготовления, и технологии создания. Несколько двигателей имеющие одинаковую массу и размер могут иметь различную мощность исключительно из-за технологии производства. Как правило, именно этот параметр задает ценовую категорию для двигателя. Далее рассматривают номинальное напряжение и ток, а так же сопротивление обмотки, эти параметры неизменно влияют друг на друга. При более низком сопротивлении, возрастает максимальное значение силы тока. Третьей характеристикой являются номинальные обороты в минуту. Конструкция современного двигателя направлена на получение более высоких оборотов, или же наивысшего момента на валу. Следовательно, двигатель с большим диаметром имеет увеличенный высокий момент и уменьшенные обороты.


     

    Виды электродвигателей

    По роду тока электродвигатели стали делиться на машины переменного и постоянного тока; по принципу действия машины переменного тока делятся на синхронные и асинхронные.

    Асинхронные двигатели отличаются простотой конструкции, малой стоимостью, надежностью в работе. Они являются самым распространенным видом двигателей.

    Асинхронный двигатель.

    Устройство асинхронного двигателя

    На статоре асинхронного двигателя закреплены обмотки, создающие переменное вращающееся магнитное поле, концы которой выводятся на клеммную коробку. Поскольку при работе двигатель нагревается, на его валу устанавливается вентилятор системы охлаждения.

    Ротор асинхронного двигателя выполнен с валом как одно целое. Он представляет собой металлические стержни, замкнутые между собой с двух сторон, из-за чего такой ротор еще именуется короткозамкнутым.

    Магнитное поле вращается за счет постоянной смены полюсов. При этом соответственно меняется направление тока в обмотках. Скорость вращения вала асинхронного двигателя зависит от числа полюсов магнитного поля.


     

    Синхронный двигатель.

    Устройство синхронного двигателя

    Устройство синхронного электродвигателя немного отличается. Как понятно из названия, в этом двигателе ротор вращается с одной скоростью с магнитным полем. Он состоит из корпуса с закрепленными на нем обмотками и ротора или якоря, снабженного такими же обмотками. Концы обмоток выводятся и закрепляются на коллекторе. На коллектор или токосъемное кольцо подается напряжение посредством графитовых щеток. При этом концы обмоток размещены таким образом, что одновременно напряжение может подаваться только на одну пару.

    В отличие от асинхронных на ротор синхронных двигателей напряжение подается щетками, заряжая его обмотки, а не индуцируется переменным магнитным полем. Направление тока в обмотках ротора меняется параллельно с изменением направления магнитного поля, поэтому выходной вал всегда вращается в одну сторону. Синхронные электродвигатели позволяют регулировать скорость вращения вала путем изменения значения напряжения. На практике для этого обычно используются реостаты.

    Первый асинхронный двигатель, в основе работы которого заложено вращающееся магнитное поле, появился в 1870 году. Авторами эффекта вращающегося магнитного поля независимо друг от друга стали два ученых: Г.Феррарис и Н. Тесла. Последнему принадлежит также идея создания бесколлекторного электродвигателя. По его чертежам были построены несколько электростанций с применением двухфазных двигателей переменного тока. Следующей более удачной разработкой оказался трехфазный двигатель, предложенный М.О. Доливо-Добровольским. Его первая действующая модель была запущена в 1888 году, после чего последовал ряд более совершенных двигателей.


     

    Особенности электродвигателя, его достоинства и недостатки

    На сегодня электродвигатели являются одними из самых распространенных видов силовых установок, и тому есть немало причин. У них высокий КПД порядка 90%, а иногда и выше, довольно низкая себестоимость и простая конструкция, они не выделяют вредных веществ в процессе эксплуатации, дают возможность плавно менять скорость во время работы без использования дополнительных механизмов типа коробки передач, надежны и долговечны.

    Среди недостатков всех типов электромоторов — отсутствие высокоемкостного аккумулятора электроэнергии для автономной работы.

    На сегодняшний день двигатели постоянного тока мало используются на производстве. Из недостатков этого типа электрических машин можно отметить быстрый износ щёточно-коллекторного узла. Преимущества – хорошие характеристики запуска, лёгкая регулировка частоты и направления вращения, простота устройства и управления. Электродвигатель переменного тока менее мощный, у него сложно регулировать скорость в широком диапазоне, он имеет меньший КПД.

    Если же сравнивать асинхронный и синхронный электродвигатель переменного тока, то первый имеет более простую конструкцию и лишен «слабого звена» — графитовых щеток. Именно они обычно первыми выходят из строя при поломке синхронных двигателей. Вместе с тем, у него сложно получить и регулировать постоянную скорость, которая зависит от нагрузки. Синхронные двигатели позволяют регулировать скорость вращения с помощью реостатов.


     

    Модель электродвигателя

    Во всяком моторе есть две части: неподвижная — статор и подвижная — ротор. Ротором будет ось с полосками и прерывателем тока.

    Для оси подберем вязальную спицу (размеры на чертеже). Полоски ротора (3 шт.) вырежем из жести (размеры на чертеже). В центре каждой полоски сделаем отверстие по толщине оси. Собираем их все на оси и оборачиваем изолентой. Прерыватель состоит из двух частей: небольшая рамка из жести на оси и полоска жести, укрепленной на фанере.

    Из фанеры выпиливаем основание мотора (размеры на чертеже). Вырезаем полоску из жести, которая является основанием для оси с полосками (якоря) (размеры на чертеже), устраиваем ее в виде буквы П. Для статора берем два шурупа длиной по 4 см и вворачиваем в фанеру. Сделаем опору из полосок жести (3 шт.) (размеры на чертеже), которая выполняет две функции: магнитопровод, для соединения болтов, и нижняя опора для якоря. Переходим к изготовлению самой трудной части мотора — электромагниту. Для основания электромагнита нужно сделать две катушки, на которые было бы удобно наматывать проволоку. Я обратился за помощью к учителю технологии Звереву Владимиру Михайловичу, и мы на токарном по дереву станке изготовили две катушки. Наматываем медную лакированную проволоку на катушки примерно 300 витков. Катушки с проволокой помещаем на болты в основании и закрепляем.

    Ставим все части электродвигателя на места. Регулируем полоски ротора на оси, все надежно закрепляем. Начинаем испытания. Наш электродвигатель получился слабым, так как заводится с ручного стартера, а остальное время якорь двигается по инерции. Это объясняется тем, что ток протекает по обмоткам не все время: ротор лишь четверть оборота включен, четверть оборота выключен , потом опять четверть оборота, чтобы включить, четверть оборота , чтобы выключить. Наш электродвигатель имеет небольшую мощность, но самое главное он работает.


     

    Опора

    Ось

    Основание

     

    Пластина якоря

    Скоба

     

    Применение

    Без электроники сегодня никуда. С каждым днем количество приборов, работающих от электричества, всё возрастает. Электродвигатели получили широкое применение не только во многих отраслях промышленности, но и в предметах и устройствах, окружающих нас каждый день, так как простота их конструкции, надежность, долговечность и высокий показатель КПД делает их практически универсальными. Фены, вентиляторы, насосы, некоторые виды транспорта — вот лишь некоторый перечень устройств, работающих не без помощи электродвигателей. Относительной простотой конструкции и надежностью в эксплуатации отличаются именно асинхронные электродвигатели. Они хорошо используются в приводах деревообрабатывающих, металлообрабатывающих и других видов станков, кузнечнопрессовых, грузоподъемных, ткацких, швейных, землеройных машин, вентиляторов, насосов, компрессоров, в ручном электроинструменте, в центрифуге, в лифтах, в бытовых приборах и т.д. однако имеют ограниченный диапазон частоты вращения и низкий коэффициент мощности при малых оборотах.

    Крановые электродвигатели применяются в жилищном и капитальном строительстве, в горнодобывающей и металлургической промышленности, энергетике, на транспорте. Одним из видов транспорта, где используются электродвигатели, является метро.

    Со временем мощность электродвигателей выросла от пятидесяти ватт до двухсот киловатт. Притом новые модели электродвигателей имеют сравнительно небольшие габариты: они выглядят, примерно, как швейная машинка. Более того, новые электродвигатели могут разгоняться до десятков тысяч оборотов в минуту за считанные секунды. Согласитесь, время не стоит на месте, техника совершенствуется и имеет уже более широкие возможности.


     

    Заключение

    Жизнь современного человека немыслима без использования электродвигателей. Их можно найти в автомобиле и в пылесосе, электромясорубке, кухонном комбайне, кофемолке, в сложнейших станках и в обычных детских игрушках. Они есть практически везде, хотя и отличаются между собой типом, строением и рабочими характеристиками. Трудно представить, что каких-то 150 лет назад человечество даже не знало о возможности существования электродвигателя.

    Задачи, поставленные мною в начале работы, были решены, цель достигнута.

    Познакомился с историей электродвигателей, узнал, что, как выглядели первые двигатели, как они работали и какие ученые работали над созданием электромагнитных двигателей.

    Изучил область применения электродвигателей, и узнал, что они получили широкую область применения.

    Изготовил модель электродвигателя.

      Проведя большую работу по изучению литературы о создании первых электродвигателей, о физических принципах их работы, о внедрении их сегодня во все отрасли жизни, я могу с уверенностью сказать, что электродвигатель является одним из величайших изобретений человека.

      Процесс сбора и изучения информации, а так же изготовление модели мне были очень интересны, результатом проделанной работы доволен. Я, что мою работу можно использовать в 8 и 9 классе при изучении электромагнитных явлений.

       

      Список литературы

      https://www.youtube.com/watch ?v=NTom7GHt5BY

      Самодельные электрические и паровые двигатели. А. Абрамов, П. Хлебников, Государственное издательство Детской литературы Министерства Просвещения РСФСР.

      http://energo- vesta.com.ua/statiya/46-istoriya.html

      Разбираемся в принципах работы электродвигателей: преимущества и недостатки разных видов

      http://jelektro.ru/elektricheskie-terminy/ustrojstvo-rabota-jelektrodvigatelja.html

      http://electricalschool.info/main/osnovy/1603-principy-dejjstvija-i-ustrojjstvo.html

         

         

        Администрация Шарангского муниципального района Нижегородской области

        МБОУ Кушнурская СШ


         

        Научно-практическая конференция

        «Планета открытий»

        Секция: физика

        Номинация «Применение законов физики в природе, быту»

        Исследовательская работа

        Электродвигатель


         

        Автор работы: ученик 8 класса

        МБОУ Кушнурской СШ

        Суслов Михаил,14 лет.

        Руководитель: Краснов Владимир Владимирович,

        учитель физики МБОУ Кушнурской СШ

         

        2017

        Обозначение режимов работы электродвигателя по ГОСТ Р 52776-2007

        В станках используют самые разные электродвигатели: они устанавливаются на шпиндель, приводят в движение оси, конвейеры удаления стружки или выгрузки деталей. Эти двигатели работают в разных режимах — продолжительно или кратковременно, под нагрузкой или же вхолостую. В зависимости от параметров работы различают 10 номинальных режимов работы электродвигателя. Они описаны в ГОСТ Р 52776-2007 и обозначаются от S1 до S10.

        Разберем каждый из этих режимов подробнее.


        Номинальные режимы работы двигателей в станках

        S1 – продолжительный режим работы двигателя

        Он характеризуется постоянной нагрузкой в течение длительного времени, при этом электродвигатель прогревается до неизменной рабочей температуры. Ниже приведены три графика, которые показывают, как нагружается двигатель, как меняются потери и температура. 

        Р – нагрузка. На графике видно, что двигатель испытывает постоянную нагрузку с самого начала цикла.

        Рэ – потери энергии, которые неизбежно возникают при преобразовании электрической энергии в механическую. В случае с электродвигателем это электрические потери, которые можно рассчитать по формуле:

        Рэ=Ii2riv

        Где riv – сопротивление обмотки двигателя, а Ii – это сила тока, протекающего по этой обмотке. Значения этих переменных получают путём измерений. 

        Потери рассчитывают для каждой обмотки двигателя отдельно, а общие потери двигателя определяют как сумму потерь всех его обмоток. На графике видно, что потери не изменяются при постоянной нагрузке, так как сопротивление на обмотках электродвигателя тоже не изменяется. 

        Θmax – это максимальная температура электродвигателя. Этот параметр можно получить путём измерений. На графике видно, что после определенного времени работы электродвигателя с постоянной нагрузкой температура в дальнейшем не меняется — охлаждение двигателя компенсирует тепловыделение.


        S2 – кратковременный режим работы двигателя

        В таком режиме электродвигатель работает определенное время (Δtp), после чего его останавливают, чтобы он остыл до температуры окружающей среды. 

        Как и в предыдущем режиме, нагрузка и потери остаются неизменными на всем протяжении времени Δtp. За это время двигатель нагревается до температуры Θmax, после чего останавливается. Величина Δtp нормируется — она может быть равна 15, 30, 60 и 90 минутам. При указании режима работы S2 необходимо указывать Δtp, например, S2 60 мин.


        S3 – повторно кратковременный режим работы

        Этот режим работы характеризуется повторяющимися рабочими циклами с постоянной нагрузкой, прерывающимися на определенное время (Δtотк), за которое двигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды. 

        Величина Т – это цикл включения от пуска до пуска, который также включает время остановки двигателя. 

        Этот режим характеризуется продолжительностью включения в процентном соотношении и рассчитывается по формуле 

        ПВ=∆tp(∆tp+∆tотк)×100%

        Продолжительность включения также является нормируемой величиной и может принимать значения 15, 25, 40 и 60%.


        S6 – перемежающийся режим работы электродвигателя

        Этот режим работы характеризуется попеременной работой на вхолостую и под нагрузкой. В перемежающемся режиме двигатель не останавливается. 

        На графике отмечено время работы с постоянной нагрузкой Δtp, время работы в холостом режиме Δtо и время цикла Т. 

        Также можно заметить, что электрические потери при отсутствии нагрузки уменьшаются, что связано с уменьшением сопротивления катушек электродвигателя.

        Так же как и S3, перемежающийся режим характеризуется продолжительностью включения в процентном соотношении, которое рассчитывается по формуле:

        ПВ=∆tp(∆tp+∆tо)×100%

        Как было сказано выше, этот параметр нормированный и всегда указывается с продолжительностью включения, например S6 60%.

        Перечисленные режимы являются основными, которые используются для двигателей станков. Существуют также другие режимы.


        Другие номинальные режимы работы электродвигателей

        S4 – повторно-кратковременный режим работы электродвигателя с влиянием пусковых процессов. В таком режиме пуск двигателя происходит достаточно продолжительное время и влияет на изменение его температуры. 

        S5 – повторно-кратковременный режим работы электродвигателя с влиянием пусковых процессов и торможением. Этот режим включает в себя достаточно длительное время пуска, которое влияет на его температуру, время работы с постоянной нагрузкой, время торможения и время полной остановки двигателя.

        S7 – перемежающийся режим работы двигателя с влиянием пусковых процессов и торможения. Данный режим работы двигателя характерен отсутствием остановки двигателя, режимом работы с постоянной нагрузкой, режимом работы без нагрузки, длительным процессом пуска, влияющим на его температуру, а так же торможением. 

        S8 – перемежающийся режим работы двигателя с периодически изменяющейся частотой вращения. Так же, как и предыдущий режим не содержит остановок двигателя, но содержит цикл работы с постоянной нагрузкой на заданной частоте вращения, за которым следует один или более циклов при других постоянных нагрузках и другой частоте вращения. 

        S9 – режим работы электродвигателя с непериодическими изменениями нагрузки и частоты вращения. В отличие от режима S8, в данном режиме смена нагрузки и частоты вращения происходит непериодически. Для такого режима работы характерны перегрузки. 

        S10 – режим работы электродвигателя с дискретными постоянными нагрузками и частотами вращения. Этот режим работы с непостоянными нагрузками и частотой вращения, которые сохраняются достаточно длительное время, чтобы температура достигла неизменной величины. При этом нагрузка может достигать нулевого значения (холостой ход или режим покоя).


        Соответствие режима работы двигателя его применению в станке

        Режимы работы S1, S2, S3 и S6 подходят для двигателей шпинделя, поэтому в характеристиках станка часто указывают параметр мощности и момента для этих режимов.

        В режиме S1 двигатель может длительное время работать с допустимой нагрузкой, его температура будет стабильна и перегрева двигателя не произойдет. Современные фрезерные станки с ЧПУ часто используют для обработки сложных фасонных поверхностей. Такая обработка может длиться очень долго, поэтому двигатель шпинделя должен быть приспособлен для работы в этом режиме. 

        При операциях сверления листового материала шпиндель станка работает в режиме S2 с постоянными остановка, так как после завершения операции требуется замена готовой детали на заготовку. За это время температура двигателя шпинделя успевает снизиться до температуры окружающей среды. Таким образом, двигатель шпинделя сверлильного станка должен иметь номинальный режим работы S2. 

        Во время выполнения операции торцевого фрезерования электродвигатель шпинделя работает в режиме S3, так как при движении инструмента в материале двигатель будет работать с нагрузкой, а во время перемещений инструмента в точку резания двигатель работает в холостом режиме, но при этом не успевает остыть до температуры окружающей среды.

        Бывают ситуации, при которых толщина удаляемого материала неравномерна. Это приводит к дискретным нагрузкам на двигатель шпинделя. Использование функции постоянной скорости резания на токарных станках приводит к изменению частоты вращения в зависимости от диаметра обработки, что также приводит к неравномерной нагрузке и изменению частоты вращения. Эти ситуации полностью соответствуют режиму S6. 

        Указанные режимы работы двигателя должны быть предусмотрены производителями станков. Неправильно подобранные электродвигатели не позволят использовать станок максимально эффективно. 

        Если у вас появились вопросы, специалисты Центра инженерно-технологической поддержки портала СТАНКОТЕКА на них ответят. 

        Понимание режимов работы двигателя постоянного тока и методов регулирования скорости

        Как правило, эти двигатели используются в оборудовании, которое требует какой-либо формы управления вращением или движением. Двигатели постоянного тока являются важными компонентами во многих электротехнических проектах. Хорошее понимание работы двигателя постоянного тока и регулирования скорости двигателя позволяет инженерам разрабатывать приложения, обеспечивающие более эффективное управление движением.

        В этой статье подробно рассматриваются типы доступных двигателей постоянного тока, их режим работы и способы достижения контроля скорости.

         

        Что такое двигатели постоянного тока?

        Как и двигатели переменного тока, двигатели постоянного тока также преобразуют электрическую энергию в механическую. Их работа обратна генератору постоянного тока, который вырабатывает электрический ток. В отличие от двигателей переменного тока, двигатели постоянного тока работают от постоянного тока — несинусоидальной, однонаправленной мощности.

         

        Основная конструкция

        Хотя двигатели постоянного тока имеют различную конструкцию, все они содержат следующие основные части:

        • Ротор (часть машины, которая вращается; также известная как «якорь»)
        • Статор (обмотки возбуждения или «стационарная» часть двигателя)
        • Коллектор (может быть щеточным или бесщеточным, в зависимости от типа двигателя)
        • Магниты возбуждения (создают магнитное поле, которое вращает ось, соединенную с ротором)

        На практике двигатели постоянного тока работают на основе взаимодействия между магнитными полями, создаваемыми вращающимся якорем, и полем статора или неподвижного компонента.

         

        Бессенсорный контроллер бесщеточного двигателя постоянного тока. Изображение предоставлено Кензи Мадж.
         

        Принцип работы

        Двигатели постоянного тока

        работают по принципу электромагнетизма Фарадея, который гласит, что проводник с током испытывает силу при помещении в магнитное поле. Согласно «правилу левой руки» Флеминга для электродвигателей, движение этого проводника всегда происходит в направлении, перпендикулярном току и магнитному полю.

        Математически мы можем выразить эту силу как F = BIL (где F — сила, B — магнитное поле, I — ток, а L — длина проводника).

         

        Типы двигателей постоянного тока

        Двигатели постоянного тока

        делятся на разные категории в зависимости от их конструкции. Наиболее распространенные типы включают щеточные или бесщеточные, постоянные магниты, последовательные и параллельные.

         

        Коллекторные и бесщеточные двигатели

        В щеточном двигателе постоянного тока используется пара графитовых или угольных щеток, которые предназначены для проведения или подачи тока от якоря.Эти щетки обычно находятся в непосредственной близости от коллектора. Другие полезные функции щеток в двигателях постоянного тока включают обеспечение безыскровой работы, управление направлением тока во время вращения и поддержание чистоты коллектора.

        Бесщеточные двигатели постоянного тока

        не содержат угольных или графитовых щеток. Обычно они содержат один или несколько постоянных магнитов, которые вращаются вокруг неподвижного якоря. Вместо щеток в бесщеточных двигателях постоянного тока используются электронные схемы для управления направлением вращения и скоростью.

         

        Двигатели с постоянными магнитами

        Двигатели с постоянными магнитами состоят из ротора, окруженного двумя противоположными постоянными магнитами. Магниты создают поток магнитного поля при прохождении постоянного тока, который заставляет ротор вращаться по часовой стрелке или против часовой стрелки, в зависимости от полярности. Основным преимуществом этого типа двигателя является то, что он может работать на синхронной скорости с постоянной частотой, что позволяет оптимально регулировать скорость.

         

        Двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением
        В двигателях серии

        обмотки статора (обычно из медных стержней) и обмотки возбуждения (медные катушки) соединены последовательно.Следовательно, ток якоря и токи возбуждения равны. Большой ток течет непосредственно от источника питания в обмотки возбуждения, которые толще и меньше, чем в шунтовых двигателях. Толщина обмоток возбуждения увеличивает грузоподъемность двигателя, а также создает мощные магнитные поля, которые придают серийным двигателям постоянного тока очень высокий крутящий момент.

         

        Шунтирующие двигатели постоянного тока

        Шунтирующий двигатель постоянного тока имеет обмотки якоря и возбуждения, соединенные параллельно. Благодаря параллельному соединению обе обмотки получают одинаковое напряжение питания, хотя и возбуждаются по отдельности.Шунтирующие двигатели обычно имеют больше витков на обмотках, чем последовательные двигатели, что создает мощные магнитные поля во время работы. Шунтирующие двигатели могут иметь отличную регулировку скорости даже при переменных нагрузках. Однако им обычно не хватает высокого пускового момента серийных двигателей.

         

        Двигатель и схема управления скоростью, установленные в мини-дрель. Изображение предоставлено Дилшаном Р. Джаякоди  .

         

        Регулятор скорости двигателя постоянного тока

        Существует три основных способа достижения регулирования скорости в двигателях постоянного тока с последовательным подключением: управление потоком, управление напряжением и управление сопротивлением якоря.

         

        1. Метод контроля потока

        В методе управления потоком реостат (разновидность переменного резистора) подключается последовательно с обмотками возбуждения. Целью этого компонента является увеличение последовательного сопротивления в обмотках, что уменьшит магнитный поток и, следовательно, увеличит скорость двигателя.

         

        2. Метод регулирования напряжения

        Метод плавного регулирования обычно используется в параллельных двигателях постоянного тока.Опять же, есть два способа добиться контроля регулирования напряжения:

        • Подключение шунтирующего поля к фиксированному возбуждающему напряжению при подаче на якорь различных напряжений (т.н. управление несколькими напряжениями)

        • Изменение напряжения, подаваемого на якорь (метод Уорда-Леонарда)

         

        3. Метод контроля сопротивления якоря

        Управление сопротивлением якоря основано на том принципе, что скорость двигателя прямо пропорциональна противо-ЭДС.Таким образом, если напряжение питания и сопротивление якоря поддерживаются постоянными, скорость двигателя будет прямо пропорциональна току якоря.

        Режимы работы двигателя постоянного тока и методы регулирования скорости

        Двигатели постоянного тока (DC) обычно используются в электронных машинах, которым требуется какое-либо управление движением или вращением. Эти компоненты жизненно важны для работы различных проектов в области электротехники. Инженеры-конструкторы должны полностью понимать эти различные режимы работы двигателей и способы эффективного управления их скоростью, чтобы создать наилучшую машину.В этой статье будут освещены различные двигатели постоянного тока, доступные сегодня, их различные режимы работы и способы эффективного управления их скоростью.

        Что такое двигатель постоянного тока?

        Двигатели переменного тока (AC) и двигатели постоянного тока создают механическую энергию из электрической энергии. Двигатели постоянного тока работают в обратном направлении по сравнению с генератором постоянного тока, который создает электрический ток и работает от постоянного тока, который является однонаправленным и несинусоидальным.

        Строительство

        Двигатели постоянного тока

        могут быть собраны разными способами, но все они включают одни и те же основные компоненты:

        • Коллектор (для щеточных или бесщеточных двигателей)
        • Полевые магниты (вращает ось, прикрепленную к ротору с помощью магнитного поля)
        • Ротор (также известный как «якорь», это вращающаяся часть машины)
        • Статор (неподвижная часть двигателя, называемая обмоткой возбуждения)

        По сути, двигатели постоянного тока работают благодаря взаимосвязи между магнитными полями, создаваемыми вращающимся якорем и неподвижной частью двигателя.

        Двигатель постоянного тока со снятым внешним корпусом, демонстрирующий внутренние компоненты в собранном виде, когда двигатель работает. Источник: Мейнхард/Adobe Stock

        .

        Но как они работают?

        Двигатели постоянного тока

        работают на основе принципа электромагнетизма Фарадея, который гласит: проводник, по которому течет ток, будет испытывать силу, когда находится в магнитном поле. «Правило левой руки Флеминга для электродвигателей» гласит, что движение проводника в этом положении всегда будет перпендикулярно магнитному полю и току.

        Формула, используемая для отображения этой взаимосвязи: F = BIL

        • F = сила
        • B = Магнитное поле
        • I = ток
        • L = Длина проводника

        Различные типы двигателей постоянного тока

        Множество различных типов двигателей постоянного тока можно разделить на несколько категорий в зависимости от их конструкции. Основные категории: щеточные или бесщеточные, параллельные, с постоянными магнитами и последовательные. Категория, к которой относится двигатель постоянного тока, также определяет режим его работы, как видно из приведенных ниже описаний:

        Щеточный и бесщеточный

        В щеточных двигателях постоянного тока

        используется пара угольных или графитовых щеток для подачи или отвода тока от якоря.Как правило, они располагаются рядом с коллектором в конструкции двигателя. Помимо подачи тока, щетки контролируют направление тока во время вращения, сохраняя коллектор в чистоте и обеспечивая безыскровую работу.

        В бесщеточном двигателе постоянного тока, как следует из названия, не используются графитовые или угольные щетки. Вместо этого они представляют схему простого щеточного электродвигателя, демонстрирующую, как ток, проходящий через двигатель, создает вращение. Источник: doethion/Adobe StockИспользуйте электронные схемы для управления скоростью и направлением вращения двигателя.Эти двигатели обычно включают в себя постоянный магнит (или более одного), который вращается вокруг неподвижного якоря.

        Шунт

        У шунтирующих двигателей постоянного тока

        обмотки возбуждения и якорь соединены параллельно. Это параллельное соединение приводит к тому, что обе обмотки получают одинаковое напряжение, даже если они возбуждаются по отдельности. Как правило, шунтирующие двигатели имеют больше витков на обмотках, чем последовательные двигатели, что создает более мощное магнитное поле во время работы машины. Это дает шунтирующим двигателям постоянного тока исключительное регулирование скорости, даже если нагрузки меняются.Им не хватает относительно высокого пускового момента, которым обладают серийные двигатели, из-за их конструкции.

        Постоянный магнит

        Подобно бесщеточному двигателю постоянного тока, в двигателях с постоянными магнитами используются два (или более) постоянных магнита, которые расположены напротив друг друга и окружают ротор. При прохождении постоянного тока создается поток магнитного поля, который вращает ротор либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки, в зависимости от полярности двигателя. Это дает этим двигателям возможность работать на синхронной скорости и поддерживать постоянную частоту, что обеспечивает идеальное регулирование скорости.

        Серийная обмотка

        Серийный двигатель имеет медные обмотки возбуждения и обмотки статора (обычно из медных стержней), соединенные последовательно. Это приводит к тому, что токи возбуждения и тока якоря равны. Большой ток подается непосредственно в обмотки возбуждения, которых меньше и они толще, чем в шунтирующих двигателях. Такая толщина повышает грузоподъемность двигателя и позволяет ему создавать магнитные поля, достаточно мощные для обеспечения высокого крутящего момента.

        Регулятор скорости двигателя постоянного тока

        Двигатели постоянного тока

        могут управляться тремя различными способами: регулирование сопротивления якоря, управление потоком и управление напряжением.

        Сопротивление якоря

        Управление сопротивлением якоря основано на принципе, согласно которому обратное электрическое и магнитное поля (ЭДС) прямо пропорциональны скорости двигателя. Следовательно, если сопротивление якоря и напряжение питания поддерживаются постоянными, ток якоря прямо пропорционален скорости двигателя. Чем больше сопротивление последовательно с якорем, тем сильнее падает скорость.

        Флюс

        Реостат (тип переменного резистора) используется в управлении потоком для увеличения сопротивления в обмотках возбуждения, что уменьшает поток.Этот компонент соединен последовательно с обмотками, и за счет увеличения их сопротивления скорость двигателя увеличивается. Это накладывает ограничение на максимальную скорость, так как поток поля может ослабнуть до определенного предела, и это отрицательно скажется на коммутации.

        Регулировка напряжения

        Шунтирующие двигатели постоянного тока

        обычно используют метод регулирования напряжения. Существует два различных способа управления регулировкой напряжения:

        1. Множественное управление напряжением, заключающееся в подключении шунтирующего поля к фиксированному напряжению возбуждения при изменении напряжения якоря.Напряжение на якоре изменяется с помощью распределительного устройства, а скорость примерно пропорциональна напряжению на якоре.

        2. Метод Варда-Леонарда, при котором напряжение, подаваемое на якорь, варьируется, и требуется очень чувствительное и плавное регулирование скорости (например, лифты, электрические экскаваторы)

        Почему важно контролировать скорость двигателя постоянного тока?

        Управление скоростью двигателя постоянного тока — это, по сути, управление скоростью самой машины, как в дрели.Возможность увеличивать и уменьшать скорость сверла имеет важное значение, так как разные материалы имеют свое собственное сопротивление, поэтому контроль скорости оказывает большое влияние на производительность сверла. Работник может контролировать скорость либо вручную, либо автоматически с помощью инструмента или компьютера.

        Итак, как вы думаете, какой тип двигателя постоянного тока является лучшим и способ управления его скоростью? Дайте нам знать в комментариях ниже!

        Когда жарко «слишком жарко» для вашего электродвигателя?

        Опять это время года.Лето здесь, и температура зашкаливает. Но, к сожалению, для вашего бизнеса это не останавливается на достигнутом.

        Знаете ли вы?

        По мере повышения температуры окружающей среды рабочая температура ваших электродвигателей также увеличивается.

        Неизбежно, кто-то заметит повышенную рабочую температуру во время технического обслуживания или периодической проверки, и в этот момент внезапно возникнет вопрос:

        В какой момент температура двигателя превышает расчетную рабочую температуру?

        Сегодняшняя статья предназначена для предоставления некоторой практической информации о рабочих температурах двигателя.

        Итак, насколько жарко слишком жарко?

        Большинство электродвигателей, используемых в промышленных условиях, относятся к классу B или F. Итак, что произойдет, если мы будем эксплуатировать двигатель при температуре выше расчетной?

        Общее эмпирическое правило, которое следует учитывать, состоит в том, что на каждые 10°C выше расчетной температуры срок службы изоляционной системы сокращается вдвое.

        Взгляните на Таблицу 1 — Класс изоляции

        Двигатели обычно оснащены защитными устройствами (как правило, термовыключателями на небольших низковольтных двигателях <600 В) или датчиками температуры (обычно терморезисторами на двигателях среднего и высокого напряжения).

        Вы должны использовать эти устройства для отслеживания рабочих температур (резьбовые датчики сопротивления) и активно использовать их в качестве защиты от тепловой перегрузки (термометры сопротивления и термовыключатели).

        Теперь давайте посмотрим на Таблицу 2 – рекомендуемые температуры аварийного сигнала и отключения

        Если вы обнаружите, что превышаете один или несколько из этих рекомендуемых температурных диапазонов, вы можете спросить себя…

        Каковы некоторые возможные причины перегрева?

        Ответы могут включать, но не ограничиваться:

        • Ограниченный поток воздуха (засоренная крышка вентилятора / мусор, блокирующий ребра охлаждения статора двигателей TEFC)
        • Грязные воздушные фильтры
        • Двигатель перегружен
        • Неправильное направление вращения (для двигателей с однонаправленными вентиляторами)
        • Утечки масла (масло, поступающее в двигатель, покрывает обмотки и притягивает грязь и твердые частицы, эффективно изолируя катушки)
        • Дисбаланс фазного напряжения/неправильное напряжение
        • Блокированные охлаждающие трубки (конструкции TEAAC и TEWAC)
        Куда я могу обратиться, чтобы узнать больше?

        Приведенная выше информация предназначена для того, чтобы дать вам общее представление о рабочих температурах двигателя для целей сравнения.Для получения информации, относящейся к конкретной машине, обратитесь к производителю оригинального оборудования.

        И если вам необходимо периодическое техническое обслуживание, осмотр или ремонт, чтобы гарантировать, что ваши двигатели работают при надлежащих температурах, свяжитесь с нами сегодня.

        Понимание работы электродвигателя для снижения стоимости владения

        Двигатели потребляют больше энергии, чем любой другой тип электроприборов в мире. В вашем здании электродвигатели приводят в действие различное оборудование (насосы, вентиляторы, компрессоры и т. д.).). Более того, годовая стоимость электроэнергии для эксплуатации интенсивно используемого двигателя может в 5-10 раз превышать его покупную цену, поэтому при покупке двигателя важно оценить общую стоимость владения. Знание основ может привести к значительной экономии энергии.

        Двигатель — это , а не интеллектуальное устройство. Это всего лишь конструкция из магнитов и проводов. Нет компьютера или способности принимать решения. Двигатель просто преобразует электричество в магнитную энергию, которая используется для вращения вала.Когда двигатель включается, он вращается так быстро, как только может, хотя скорость (обороты в минуту или об/мин) определяется уравнением оборотов холостого хода, приведенным ниже:

        Поскольку большинство переменных в правой части Это уравнение не может быть легко изменено, двигатели имеют обороты холостого хода, которые предсказуемы, если вы знаете, сколько пар полюсов магнита было установлено в двигателе. В США, где электрическая сеть работает на частоте 60 Гц, интервалы оборотов холостого хода составляют 900, 1800, 3600 и т. д.

        Если вы посмотрите на заводскую табличку двигателя (см. Указано число оборотов в минуту, которое является числом оборотов при полной нагрузке.Это число оборотов обычно немного меньше, чем предсказуемые интервалы числа оборотов без нагрузки.


        Рис. 1. Типовая информация на паспортной табличке двигателя

        Число оборотов в минуту без нагрузки и при полной нагрузке можно объяснить на примере велосипеда. Когда вы едете на велосипеде по ровной поверхности, вы достигаете скорости, при которой ваши ноги не могут вращать педали быстрее. Эта скорость будет аналогична скорости без нагрузки. Однако, если ваш велосипед поднимается в гору, вы испытываете нагрузку, а вращение педалей замедляется.

        Измерив число оборотов двигателя (насколько он замедляется под нагрузкой), можно оценить нагрузку. Вы также можете оценить нагрузку на двигатель, измерив его потребляемый ток и сравнив его с потребляемым током при полной нагрузке (FLA), который часто указывается на паспортной табличке как FLA. Например, если вы измеряете 70 ампер на работающем двигателе мощностью 100 ампер, то двигатель загружен примерно на 70%.

        Еще одна важная информация, которую следует получить из паспортной таблички, — это «ток при заторможенном роторе», то есть пусковой ток, когда двигатель запускается при полной нагрузке.Возвращаясь к аналогии с велосипедом, это похоже на ситуацию, когда вы на полпути в гору и останавливаетесь. Когда вы начинаете снова, вы должны направить весь свой вес и мышцы на одну педаль, чтобы заставить велосипед катиться и набирать обороты. Этот очень короткий период боли в ноге аналогичен пусковому току, когда двигатель запускается с полной нагрузкой.

        Пусковой ток может в 20 раз превышать ток, потребляемый двигателем при полной нагрузке, хотя он длится всего секунду или около того. Тем не менее, можно установить новый пиковый спрос на электроэнергию, если включить несколько двигателей одновременно.Один из способов снизить риск установки нового пикового значения — настроить время пуска больших двигателей и/или установить устройства плавного пуска, которые медленно увеличивают потребляемый ток.

        Поскольку для запуска большого двигателя требуется большой крутящий момент, большинство из них используют трехфазное питание, что аналогично наличию трех педалей на велосипеде. Разнесенные под углом 120 градусов, вы всегда будете иметь одну педаль, расположенную так, чтобы обеспечить максимальный крутящий момент при ходе вниз.

        Асинхронные двигатели переменного тока вызывают отставание коэффициента мощности источника питания.Если на вашем объекте много двигателей или других устройств, которые преобразуют электричество переменного тока в магнитные поля, ваш коэффициент мощности может стать настолько низким, что коммунальное предприятие будет взимать с вас штраф за коэффициент мощности. Многие коммунальные предприятия налагают штраф, если коэффициент мощности падает ниже 85%; какой-то заряд ниже 100% . Относительно простым решением является установка конденсаторов перед входом для поддержания высокого коэффициента мощности. На паспортных табличках большинства двигателей вы найдете максимальное значение kVAR, которое указывает размер конденсатора, необходимого для коррекции отставания коэффициента мощности двигателя.Однако перед покупкой конденсатора проконсультируйтесь с инженером или кем-то, кто имеет опыт работы с конденсаторными системами. Эксперт также может дать совет по установке ряда конденсаторов для поддержания коэффициента мощности для всего объекта.

        Коэффициент эксплуатации можно переименовать в коэффициент перегрузки. Он говорит вам, насколько вы можете без последствий перегрузить двигатель. Например, эксплуатационный коэффициент 1,15 означает, что вы можете перегрузить двигатель мощностью 100 л.с. до 115 л.с. без значительного повреждения двигателя.

        Электродвигатели сохраняют высокий КПД даже при частичной нагрузке.Эффективность остается высокой вплоть до 20% нагрузки. На рисунке ниже показано, как КПД двигателя зависит от нагрузки. Большинство двигателей, с которыми вы столкнетесь, могут иметь среднюю нагрузку 50 %. Если это двигатель HVAC, можно ожидать, что эта нагрузка будет немного выше летом и немного ниже в непиковые периоды . Однако, если вы обнаружите, что большую часть времени двигатель работает с нагрузкой менее 20 %, вам необходимо подобрать правильный размер двигателя для повышения эффективности. Рис. 2. КПД двигателя в зависимости от нагрузки который частично загружен в течение значительной части года.Преобразователь частоты позволяет регулировать поток (воздух, вода или любая жидкость) в соответствии с нагрузкой.

        Исторически сложилось так, что переменный расход достигался несколькими способами. Возможно, у вас уже установлена ​​выпускная заслонка (это устройство выглядит как жалюзи на окне), чтобы перекрывать поток воздуха после того, как он выходит из вентилятора. Заслонка на входе делает то же самое, перекрывая поток, поступающий на вентилятор. Эти устройства не очень эффективны, потому что они аналогичны вождению автомобиля с ногой на акселераторе и контролированию скорости с помощью тормоза.Если вы видите эти устройства на вентиляторах или насосах, вероятно, лучше заменить их частотно-регулируемым приводом (VFD), который будет регулировать скорость двигателя, манипулируя частотой электрического тока, поступающего в двигатель. Как известно многим читателям, экономия от использования частотно-регулируемых приводов может составлять 50% и более, так что это действительно стоит знать!

        Дополнительную информацию об экономии, связанной с приводами с переменной скоростью, можно найти в этой предыдущей статье: http://www.buildings.com/article-details/articleid/17952/title/the-magic-of-variable-speed-drives.Тем не менее, я бы проконсультировался с экспертом, прежде чем внедрять решение VSD. Вы хотите быть уверены, что все совместимо и будет работать хорошо.

        Для короткого вебинара по этой теме посетите https://www.profitablegreensolutions.com/special-samples.

        ————————————————————— ———-

        Эрик А. Вудруф, доктор философии, , является председателем правления программы сертифицированных менеджеров по сокращению выбросов углерода (CRM), а также членом правления Сертифицированная программа Energy Manager (CEM) с 1999 года.Его клиентами являются правительственные учреждения, аэропорты, коммунальные службы, города, университеты и иностранные правительства. Частные клиенты включают IBM, Pepsi, GM, Verizon, Hertz, Visteon, JP Morgan-Chase и Lockheed Martin. В августе 2014 года он был включен в Зал славы энергетических менеджеров Ассоциации инженеров-энергетиков (AEE).

        Эксплуатация двигателя в жарком и холодном климате

        Рисунок 1. Подавляющее большинство промышленных двигателей обеспечивают надежную работу в диапазоне температур от -20°C до 40°C.Источник: WorldWide Electric

        Перегрев — один из наиболее распространенных способов повреждения электронных и электрических машин. Особенно это касается электродвигателей.

        Температурный диапазон двигателя четко указан в руководстве по эксплуатации и на паспортной табличке двигателя. Диапазон рабочих температур окружающей среды от -20°C до 40°C является наиболее распространенным для промышленных двигателей общего назначения. Этот температурный диапазон соответствует наиболее распространенным промышленным применениям. Применения, в которых температура окружающей среды превышает 40°C, требуют особого внимания к таким компонентам, как уплотнения, вентилятор, изоляция и смазка в подшипниках.

        Несмотря на то, что рабочая температура двигателя в большинстве случаев ограничена 40°C, в промышленных двигателях общего назначения есть такие компоненты, как обмотки двигателя, которые по своей конструкции сильно нагреваются. Разница между температурой окружающей среды и средней температурой обмоток при полной рабочей нагрузке называется повышением температуры. Неизбежно, что часть энергии, подаваемой двигателю, теряется в виде тепла, и допустимое повышение температуры мощного или неэффективного двигателя может превышать 105°C для систем изоляции класса F.

        Чтобы компенсировать повышение температуры, производители выбирают прочный изолирующий магнитный провод, изоляцию заземления, лак, изоляцию проводов, ленты, струны и гильзы для сборки двигателя. Каждому из этих компонентов присвоен класс изоляции MG1-2016 Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA), который оценивает компоненты двигателя на основе 20 000 часов номинального срока службы двигателя при максимально допустимой рабочей температуре. В стандарте также признается, что повышение температуры может быть локально выше на некоторых компонентах, поэтому при выборе класса температуры изоляции для компонентов двигателя допускается допуск на точки перегрева.

        Например, для двигателя с повышением температуры на 100°C потребуются материалы класса F, так как стандарт предполагает температуру окружающей среды 40°C, а этот класс обеспечивает допуск 15°C. Каждые 10° C выше номинальной рабочей температуры сокращают срок службы двигателя наполовину.

        Эксплуатация двигателя в условиях холода и мороза вызывает дополнительные опасения, а перегрев остается серьезной опасностью. Если вентилируемые кожухи двигателя покрыты льдом или снегом, может произойти перегрев. Перегрев также может быть вызван перегрузкой или переводом двигателя в рабочий режим.Для операторов важно продолжать следовать спецификациям работы двигателя, как обычно, в холодную погоду.


        Рис. 2. При температуре ниже -20°C или выше 40°C операторам необходимо уделять особое внимание таким компонентам, как смазка, подшипники, уплотнения, вентиляторы, изоляция или провода. Источник: istock.com/MankiKim

        При падении температуры ниже -20°C также возникают проблемы с отдельными компонентами, а именно с уплотнениями, вентиляторами и смазкой в ​​подшипниках. Некоторые пластмассы и эластомеры становятся хрупкими при низких температурах, поэтому следует рассмотреть альтернативные материалы, устойчивые к климатическим условиям, такие как силикон вместо неопрена.Уплотнение из нитрилового каучука может быть лучше выполнено с помощью металлического уплотнения или улучшенного нитрилового компаунда. Моторная смазка также должна сохранять достаточную вязкость при этих температурах, чтобы смазывать все трущиеся детали.

        Холодная погода также вызывает опасения по поводу взрывозащищенных двигателей класса I. Взрывное давление горючих газов имеет тенденцию быть выше при низких температурах. Взрывозащищенные корпуса и пламегасители должны выдерживать дополнительное давление холодного климата.

        Это одни из самых распространенных проблем при эксплуатации электродвигателей в жарком и холодном климате.Однако подавляющее большинство промышленных двигателей обеспечивают надежную работу в диапазоне температур от -20 ° C до 40 ° C при условии, что двигатель соответствует рабочему циклу и другим спецификациям производителя.

        Каждая область применения уникальна, и рекомендации производителя часто бывают полезными. Один из опытных инженеров WorldWide Electric может помочь с подготовкой двигателя к экстремальным температурам. Позвоните на круглосуточную линию поддержки клиентов, чтобы получить помощь в подготовке двигателей к следующему сезону — 1-800-WWE-SERV.

        Работа двигателя постоянного тока

        Катушки проволоки на роторе несут постоянный ток. ток, создающий магнитное поле. Магнитное поле статора создается либо постоянными магнитами, либо обмотками электрического поля.

        На любой проводник с током, помещенный во внешнее магнитное поле, действует сила. Этот механизм создает в двигателе крутящий момент.

        Поскольку постоянный ток обеспечивает постоянное магнитное поле, оно должно изменяться каждые полоборота и называется коммутацией.Коммутация обычно осуществляется металлическими щетками на контактах. Если для создания магнитного поля статора используется обмотка возбуждения, в зависимости от того, как эта обмотка подключена, можно получить различные характеристики двигателя.

        Принципы работы

        Для эквивалентной схемы параметры определяются как:

         

        Где:

               — обмотка внахлестку

        —       волновая обмотка

        при том, что

        • n = количество проводников
        • p = количество пар полюсов
        • ω = скорость двигателя, рад с -1
        • φ = поток на полюс, Вб
        • T = крутящий момент Нм

        и


        Потребляемая мощность якоря определяется как:     

        Потери мощности в якоре определяются по формуле:          

        Выходная мощность определяется как:                       

        Крутящий момент определяется:                                  

        Обычно I a R a составляет ±3% от V a , а мощность, рассеиваемая в обмотке возбуждения ±3.5% от номинальной мощности двигателя.

        Обмотки возбуждения

        Постоянные магниты или обмотки возбуждения двигателя постоянного тока создают необходимые магнитные поля для работы двигателя (часто называют возбуждением):

        • постоянные магниты — обеспечивает непрерывное и постоянное магнитное поле за счет использования постоянно намагниченных материалов (как правило, только на самых маленьких двигателях)
        • отдельное возбуждение — отдельные обмотки и источник питания обеспечивают магнитное поле для двигателя
        • Шунтирующая обмотка — подключается параллельно якорю двигателя для обеспечения возбуждения
        • Серийная обмотка — подключается последовательно с якорем двигателя для обеспечения возбуждения
        • составная обмотка — гибрид между шунтирующей и последовательной обмотками, где обмотки возбуждения соединены как параллельно, так и последовательно с якорем

        Характеристики двигателей постоянного тока

         

        Управление скоростью двигателей постоянного тока

        Отдельно возбужденный, шунтирующий

        • Постоянная мощность привода — I a , В a поддерживается постоянной и I f варьируется
        • Постоянный крутящий момент I f поддерживается постоянным и I a , V a варьируется

        Выходные напряжения преобразователя постоянного тока

        Полупреобразователь,                [Уравнения преобразователя постоянного тока выглядят некорректно.Пожалуйста, может кто-нибудь проверить.]     

        Полный преобразователь, — с бесконечной индуктивной фильтрацией

        Введение в бесщеточные двигатели постоянного тока

        Бесщеточные двигатели постоянного тока

        широко используются в промышленности по всему миру. На самом базовом уровне есть щеточные и бесщеточные двигатели, а также двигатели постоянного и переменного тока. Бесщеточные двигатели постоянного тока, как вы понимаете, не содержат щеток и используют постоянный ток.

        Эти двигатели обладают многими особыми преимуществами по сравнению с другими типами электродвигателей, но, помимо основ, что такое бесщеточный двигатель постоянного тока? Как это работает и для чего используется?

        Как работает бесщеточный двигатель постоянного тока

        Часто бывает полезно сначала объяснить, как работает щеточный двигатель постоянного тока, поскольку они использовались в течение некоторого времени до того, как стали доступны бесщеточные двигатели постоянного тока.Коллекторный двигатель постоянного тока имеет постоянные магниты снаружи своей конструкции с вращающимся якорем внутри. Постоянные магниты, неподвижные снаружи, называются статором. Якорь, который вращается и содержит электромагнит, называется ротором.

        В щеточном двигателе постоянного тока ротор вращается на 180 градусов, когда на якорь подается электрический ток. Чтобы двигаться дальше, полюса электромагнита должны поменяться местами. Щетки, когда ротор вращается, вступают в контакт со статором, переворачивая магнитное поле и позволяя ротору вращаться на полные 360 градусов.

        Бесщеточный двигатель постоянного тока, по сути, вывернут наизнанку, что устраняет необходимость в щетках для переворачивания электромагнитного поля. В бесщеточных двигателях постоянного тока постоянные магниты находятся на роторе, а электромагниты — на статоре. Затем компьютер заряжает электромагниты в статоре, чтобы ротор повернулся на полные 360 градусов.

        Для чего используются бесщеточные двигатели постоянного тока?

        Бесщеточные двигатели постоянного тока

        обычно имеют КПД 85–90 %, тогда как щеточные двигатели обычно имеют КПД только 75–80 %.Щетки со временем изнашиваются, иногда вызывая опасное искрообразование, что ограничивает срок службы щеточного двигателя. Бесщеточные двигатели постоянного тока тихие, легкие и имеют гораздо более длительный срок службы. Поскольку компьютеры контролируют электрический ток, бесщеточные двигатели постоянного тока могут обеспечить гораздо более точное управление движением.

        Из-за всех этих преимуществ бесщеточные двигатели постоянного тока часто используются в современных устройствах, где требуется низкий уровень шума и малое тепловыделение, особенно в устройствах, работающих непрерывно. Это могут быть стиральные машины, кондиционеры и другая бытовая электроника.Они могут быть даже основным источником питания для сервисных роботов, что потребует очень тщательного контроля силы из соображений безопасности.

        Добавить комментарий

        Ваш адрес email не будет опубликован.