Устройство электромотора: типы, устройство, принцип работы, параметры, производители

Содержание

Устройство электродвигателя — Electricdom.ru

Электрические машины делятся на две большие категории:
1. Генераторы, которые служат для преобразования механической энергии в электрическую энергию.
2. Двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую энергию.

Двигатели переменного тока делятся на асинхронные и синхронные.

Асинхронным называется двигатель, одна из обмоток которого обмотка статора, подключается к источнику переменного тока, а другая обмотка, обмотка  ротора выполняется короткозамкнутой (в виде беличьей клетки) или фазной, выводы которой подключаются к контактным кольцам.  Статор асинхронного двигателя создает вращающееся магнитное поле, а ротор вращается с меньшей скоростью, т.е. асинхронно. Увеличение нагрузки двигателя вызывает уменьшение скорости вращения ротора.

В синхронном двигателе скорость вращения ротора совпадает со скоростью вращения магнитного поля статора и не зависит от нагрузки двигателя.

Все электрические двигатели могут служить, как двигателями, так и генераторами. Электрические машины являются основными потребителями электрической энергии.

Асинхронные электродвигатели

Асинхронные электродвигатели (АД) наиболее распространены, дешевле по стоимости, просты по устройству, неприхотливы в эксплуатации. Основной недостаток – практически не регулируемая частота вращения. Бывают одно и много фазными. Основные их элементы – статор (неподвижная часть), которая создает магнитное поле, и ротор (вращающаяся часть). Применяются для привода рабочих машин различного назначения (насосы, деревообрабатывающие станки, дробилки и т.д.). Выпускаются на мощности от 0,2 до 200 кВт и более.

 

 

Устройство асинхронного двигателя:
1. Статор с рабочими обмотками.
2. Вентилятор на валу ротора.
3. Ротор.
4. Щиты с подшипниками для вала ротора.

В общем случае обмотка статора состоит из трех секций, сдвинутых относительно друг друга на 120 градусов. В этом случае создается двухполюсное магнитное поле. Для создания четырехполюсного магнитного поля надо увеличить число секций обмотки до 6 и т.д. Начала и концы обмоток статора трехфазного асинхронного двигателя выводятся на щиток корпуса. Ротор асинхронного двигателя представляет собой сердечник, собранный из стальных пластин.

Соединение звездой обмоток асинхронного электродвигателя

 

 

А, B, C — начала обмоток

X, Y, Z — концы обмоток

Концы статорных обмоток x, y, z соединяются в одну точку, к началам обмоток А, B, C подключаются линейные провода. Сопротивление между концами обмоток и любым из линейных поводов — начала обмоток, должно иметь какую-то величину. Также сопротивление между корпусом и началами обмоток должно иметь какую-то величину.

Соединение треугольником обмоток асинхронного электродвигателя

 

 

А, B, C — начала обмоток

X, Y, Z — концы обмоток

Конец X первой обмотки соединен с началом B второй обмотки, конец Y второй обмотки с началом C третьей обмотки, конец Z третьей обмотки с началом А первой.

Работа асинхронного электродвигателя

После монтажа нового двигателя вместе с новым механизмом или после замены двигателя производится его подготовка к включению с целью выявления неисправностей при монтаже не только двигателя, но и электрического и механического оборудования.

При подготовке двигателей к работе производится:
1. Внешний осмотр.
2. Проверка схемы соединения обмоток.
3. Измерение сопротивления изоляции.
4. Пробный пуск двигателя.
5, Проверка работы двигателя на холостом ходу и под нагрузкой.

Проверка схемы соединения обмоток двигателя

 

Большинство двигателей в коробках зажимов имеют шесть выводов, соответствующих началам и концам фазных обмоток.

Обычно выводы всех фаз обмотки статора расположены в коробке зажимов (рис. а). Такое расположение дает возможность получить соединение фазных обмоток статора звездой при соединении горизонтально перемычками нижних зажимов (рис. б) и треугольником при соединении вертикальных пар зажимов (рис. в).

В некоторых двигателях обмотки фаз статора соединены звездой и в коробке зажимов находятся только выводы С1, С2 и С3.

Следует учесть, что выводные концы обмоток фаз двигателя одеваются на шпильки и прижимаются гайками, которые могут быть слабо затянуты, поэтому нужно проверять их крепление пошатыванием. При слабом креплении нужно отсоединить подводящие провода и перемычки и затянуть гайки крепления.

Пробный пуск двигателя

Электродвигатель включают на 2-3 секунды и проверяют:
1. Направление вращения двигателя.
2. Работу вращающихся частей двигателя и вращающихся и движущихся частей
механизма.
3. Действие пусковой аппаратуры.

При любых признаках неисправности электрической или механической части двигатель останавливают и неисправности устраняют.

Нужное направление вращения двигателя бывает на нем обозначено стрелкой. Нужно также помнить, что при правильном направлении вращения колес двигателей их лопатки загнуты в обратную сторону относительно направления вращения.

Для изменения вращения двигателя надо отсоединить от зажимов два провода, подводящих напряжение к двигателю, поменять их местами и снова присоединить. Обычно это делается на выходе магнитного пускателя. Кратковременное включение повторяют 2—3 раза, увеличивая продолжительность включения.

При написании статьи использовалась часть материалов  из книги Синдеева Ю.Г.
«Электротехника с основами электроники».

устройство электродвигателя, виды и назначение

На чтение 4 мин. Просмотров 2.9k.

Для того чтобы приводить механизм мостовых кранов в действие на них устанавливают электродвигатели. Наиболее часто на мостовые кран балки устанавливают асинхронные трехфазные электродвигатели.

По типу исполнения обмотки ротора асинхронный двигатель может быть с фазовым или короткозамкнутым ротором.

Строение трехфазного асинхронного электродвигателя

Устройство трехфазного асинхронного двигателя мостового крана

Как и все двигатели, асинхронный электродвигатель кран балки имеет вращающийся статор и неподвижный ротор.

Особенности строения статора

Статорная обмотка представляет собой три независимых обмотки, которые укладываются в специальные пазы на внутренней поверхности сердечника

Корпус статора производят по технологии литья. Внутри корпуса устанавливают сердечник, который состоит из листов электротехнической стали. Для набора сердечника используют листы стали, толщина которых варьируется от 0,3 до 0,5 мм. Статорная обмотка представляет собой три независимых обмотки, которые укладываются в специальные пазы на внутренней поверхности сердечника.

Каждая обмотка и является одной из фаз двигателя, следовательно, раз их три, то и двигатель называется трехфазным. Для изготовления обмоток используют изолированный медный провод, имеющий квадратное или круглое сечение. При укладке провода сдвигают на 120 градусов относительно друг друга.

Начальные и концевые зажимы каждой обмотки соответственно маркируют С1, С2, С3, С4, С5 и С6.

Зажимы обмоток оснащены специальными перемычками, при помощи которых можно варьировать соединение фаз, что дает возможность подключать электродвигатель как к сети с напряжением 220В, так и к сети 380 В. Напряжения, на работу с которыми рассчитан электродвигатель, указывается в его паспорте.

Следовательно, если в паспорте указано напряжение 380/220В, то это значит, что при соответствующем соединении зажимов обмоток (звездой для 380 В и треугольником для 220 В) двигатель может работать от электросетей с напряжением 380 и 220 В.

Особенности строения ротора

Ротор для асинхронного двигателя мостового крана может быть фазовым или короткозамкнутым. Его сердечник также состоит из изолированных листов тонкостенной электротехнической стали. Ротор крепится на вращающийся вал, опирающийся на подшипники. При помощи подшипниковых щитов вал, з закрепленном на нем роторе, болтовым соединением крепится к станине статора.

Для короткозамкнутого ротора обмотку изготавливают с использованием алюминиевых, медных или латунных стержней, которые по торцам сердечника соединяют при помощи соединительных колец, изготовленных из того же материала, что и обмотка. Таким образом, получают обмотку ротора, которая называется «беличья клетка», то есть является короткозамкнутой.

Если ротор выполнен фазовым, то и его обмотка состоит из трех независимых обмоток, которые укладываются под углом 120 градусов относительно друг друга и называются фазами ротора. Фазовая обмотка ротора может быть соединена только звездой и подключена к пускорегулировочному или пусковому резистору.

Пусковой резистор подключается к ротору для того, чтобы можно было ограничить силу пускового тока. Такой резистор обладает активным сопротивлением, что позволяет создать значительный пусковой момент.

Принцип действия электродвигателя

Статор двигателя создает вращающееся магнитное поле, а ротор выполняет роль проводника

Действие асинхронного электродвигателя, имеющего три фазы, основано на взаимодействии проводника и вращающегося магнитного поля. Магнитное поле создается обмоткой статора, а обмотка ротора является проводником, помещенным в магнитное поле. Вращающийся момент двигателя уменьшается при увеличении частоты вращения ротора и, соответственно, наоборот, когда частота вращения ротора уменьшается, вращающий момент двигателя увеличивается.

Если ротор и магнитное поле статора имеют одинаковую частоту вращения (предельный случай), ток в обмотке ротора полностью отсутствует. Но добиться такого практически невозможно, так как даже при пуске частота вращения ротора все равно меньше, чем частота вращения магнитного поля, создаваемого статором. Именно благодаря данной особенности такой электродвигатель получил название асинхронного.

Что касается числа пар полюсов магнитного поля, то оно определяется количеством обмоток каждой из фаз статора, к примеру, если фазы статора состоят из двух обмоток, то и число пар полюсов будет равно двум.

При короткозамкнутом роторе частота вращения двигателя регулируется либо изменением числа пар полюсов статора, либо при помощи изменения частоты тока. Для того чтобы изменить частоту питающего тока используют специальные преобразователи или источники переменного тока. Если регулировка частоты осуществляется путем изменения пар полюсов статора, то его фазы укладывают таким образом, чтобы каждая имела несколько обмоток с различным числом пар полюсов. Из-за сложности регулировки частоты короткозамкнутые двигатели на мостовых кранах практически не используются.

Асинхронные двигатели, имеющие фазовый ротор – это двигатели, которые чаще всего используются для электропривода мостовых кранов, так как изменение частоты вращение достигается наиболее простым путем – введением в цепь ротора резистора.

Синхронный двигатель: принцип работы, устройство, назначение

Синхронные электродвигатели (СД) не так распространены, как асинхронные с короткозамкнутым ротором. Но используются там, где нужен большой крутящий момент и в процессе работы будут происходить частые перегрузки. Также такой тип двигателей используются там, где нужна большая мощность, чтобы приводить в движение механизмы, благодаря высокому коэффициенту мощности и возможности улучшать коэффициент мощности сети, что существенно снизит затраты на электроэнергию и нагрузку на линии. Что такое синхронный двигатель, где он используется и какие у него плюсы минусы мы рассмотрим в этой статье.

Определение и принцип действия

Если говорить простым языком, то синхронным называют электродвигатель, у которого скорость вращения ротора (вала) совпадает со скоростью вращения магнитного поля статора.

Кратко рассмотрим принцип действия такого электродвигателя — он основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора, которое обычно создаётся трёхфазным переменным током и постоянного магнитного поля ротора.

Постоянное магнитное поле ротора создаётся за счет обмотки возбуждения или постоянных магнитов. Ток в обмотках статора создаёт вращающееся магнитное поле, тогда как ротор в рабочем режиме представляет собой постоянный магнит, его полюса устремляются к противоположным полюсам магнитного поля статора. В результате ротор вращается синхронно с полем статора, что и является его основной особенностью.

Напомним, что у асинхронного электродвигателя скорость вращения МП статора и скорость вращения ротора отличаются на величину скольжения, а его механическая характеристика «горбатая» с пиком при критическом скольжении (ниже его номинальной скорости вращения).

Скорость, с которой вращается магнитное поле статора, может быть вычислена по следующему уравнению:

N=60f/p

f – частота тока в обмотке, Гц, p – количество пар полюсов.

Соответственно по этой же формуле определяется скорость вращения вала синхронного двигателя.

Большинство электродвигателей переменного тока, используемых на производстве, выполнены без постоянных магнитов, а с обмоткой возбуждения, тогда как маломощные синхронные двигатели переменного тока выполняются с постоянными магнитами на роторе.

Ток к обмотке возбуждения подводится за счет колец и щеточного узла. В отличие от коллекторного электродвигателя, где для передачи тока вращающейся катушке используется коллектор (набор продольно расположенных пластин), на синхронном установлены кольца поперек одного из концов статора.

Источником постоянного тока возбуждения в настоящее время являются тиристорные возбудители, часто называемые «ВТЕ» (по названию одной из серий таких устройств отечественного производства). Ранее использовалась система возбуждения «генератор-двигатель», когда на одном валу с двигателем устанавливали генератор (он же возбудитель), который через резисторы подавал ток в обмотку возбуждения.

Ротор почти всех синхронных двигателей постоянного тока выполняется без обмотки возбуждения, а с постоянными магнитами, они хоть и похожи по принципу действия на СД переменного тока, но по способу подключения и управления ими очень сильно отличаются от классических трёхфазных машин.

Одной из основных характеристик электродвигателя является механическая характеристика. Она у синхронных электродвигателей приближена к прямой горизонтальной линии. Это значит, что нагрузка на валу не влияет на его обороты (пока не достигнет какой-то критической величины).

Это достигается именно благодаря возбуждению постоянным током, поэтому синхронный электродвигатель отлично поддерживает постоянные обороты при изменяющихся нагрузках, перегрузках и при просадках напряжения (до определенного предела).

Ниже вы видите условное обозначение на схеме синхронной машины.

Конструкция ротора

Как и любой другой, синхронный электродвигатель состоит из двух основных частей:

  • Статор. В нём расположены обмотки. Его еще называют якорем.
  • Ротор. На нём устанавливают постоянные магниты или обмотку возбуждения. Его также называют индуктором, из-за его предназначения — создавать магнитное поле).

Для подачи тока в обмотку возбуждения на роторе устанавливают 2 кольца (так как возбуждение постоянным током, на одно из них подают «+», а на другое «—»). Щетки закреплены на щеткодержателе.

 

Роторы у синхронных электродвигателей переменного тока бывают двух типов, в зависимости от назначения:

  1. Явнополюсные. Четко видны полюса (катушки). Используют при малых скоростях и большом числе полюсов.
  2. Неявнополюсные – выглядит как круглая болванка, в прорези на которой уложены провода обмоток. Используют при больших скоростях вращения (3000, 1500 об/мин) и малом числе полюсов.

Пуск синхронного двигателя

Особенностью этого вида электрических машин является то, что его нельзя просто подключить к сети и ожидать его запуска. Кроме того, что для работы СД нужен не только источник тока возбуждения, у него и достаточно сложная схема пуска.

Запуск происходит как у асинхронного двигателя, а для создания пускового момента кроме обмотки возбуждения на роторе размещают и дополнительную короткозамкнутую обмотку «беличью клетку». Её еще называют «демпфирующей» обмоткой, потому что она повышает устойчивость при резких перегрузках.

Ток возбуждения в обмотке ротора при пуске отсутствует, а когда он разгоняется до подсинхронной скорости (на 3-5% меньше синхронной), подаётся ток возбуждения, после чего он и ток статора совершает колебания, двигатель входит в синхронизм и выходит на рабочий режим.

Для ограничения пусковых токов мощных машин иногда уменьшают напряжение на зажимах обмоток статора, подключив последовательно автотрансформатор или резисторы.

Пока синхронная машина запускается в асинхронном режиме к обмотке возбуждения подключаются резисторы, сопротивление которых превышает сопротивление самой обмотки в 5 — 10 раз. Это нужно чтобы пульсирующий магнитный поток, возникающий под действием токов, наводимых в обмотке при пуске, не замедлял разгон, а также чтобы не повредить обмотки из-за индуцируемыми в ней ЭДС.

Виды

Видов таких машин очень много, выше была описана конструкция синхронного электродвигателя переменного тока с обмотками возбуждения, как самого распространенного на производстве. Есть и другие типы, такие как:

  • Синхронные двигатели с постоянными магнитами. Это различные электродвигатели, такие как PMSM – permanent magnet synchronous motor, BLDC – Brushless Direct Current и прочие. Отличия, между которыми, состоят в способе управления и форме тока (синусоидальная или трапецивиденая). Их еще называют бесколлекторными или бесщеточными двигателями. Используются в станках, радиоуправляемых моделях, электроинструменте и т.д. Они работают не напрямую от постоянного тока, а через специальный преобразователь.
  • Шаговые двигатели — синхронные бесщеточные двигатели, у которых ротор точно удерживает заданное положение, их используют для позиционирование рабочего инструмента в ЧПУ станках и для управления различными элементами автоматических систем (например, положение дроссельной заслонки в автомобиле). Состоят из статора, в этом случае на нём расположены обмотки возбуждения, и ротора, который выполнен из магнито-мягкого или магнито-твёрдого материала. Конструктивно очень похожи на предыдущие типы.
  • Реактивные.
  • Гистерезисные.
  • Реактивно-гистерезисные.

Последние три типа СД также не имеют щеток, они работают за счет особой конструкции ротора. У реактивных СД различают три их конструкции: поперечно-расслоенный ротор, ротор с явновыраженными полюсами и аксиально-расслоенный ротор. Объяснение принципа их работы достаточно сложно, и займет большой объём, поэтому мы опустим его. Такие электродвигатели на практике вы, скорее всего, встретите нечасто. В основном это маломощные машины, используемые в автоматике.

Сфера применения

Синхронные двигатели стоят дороже чем асинхронные, к тому же требуют дополнительного источника постоянного тока возбуждения – это отчасти снижает ширину области применения этого вида электрических машин. Однако, синхронные электродвигатели используют для привода механизмов, где возможны перегрузки и требуется точное поддерживание стабильных оборотов.

При этом чаще всего используются в области больших мощностей — сотен киловатт и единиц мегаватт, и, при этом, пуск и остановка происходят достаточно редко, то есть машины работают круглосуточно долгое время. Такое применение обусловлено тем, что синхронные машины работают с cosФи приближенном к 1, и могут выдавать реактивную мощность в сеть, в результате чего улучшается коэффициент мощности сети и снижается её потребление, что важно для предприятий.

Преимущества и недостатки

Если говорить простыми словами, то у любой электрической машины есть свои плюсы и минусы. У синхронного двигателя положительными сторонами является:

  1. Работа с cosФи=1, благодаря возбуждению постоянным током, соответственно они не потребляют реактивной мощности из сети.
  2. При работе, с перевозбуждением отдают реактивную мощность в сеть, улучшая коэффициент мощности сети, падение напряжения и потери в ней и повышается КМ генераторов электростанциях.
  3. Максимальный момент, развиваемый на валу СД, пропорционален U, а у АД — U² (квадратичная зависимость от напряжения). Это значит, что у СД хорошая нагрузочная способность и устойчивость работы, которые сохраняются при просадке напряжения в сети.
  4. В следствие всего этого скорость вращения стабильна при перегрузках и просадках, в пределах перегрузочной способности, особенно при повышении тока возбуждения.

Однако существенным недостатком синхронного двигателя является то, что его конструкция сложнее, чем у асинхронных с КЗ-ротором, нужен возбудитель, без которого он не сможет работать. Всё это приводит к большей стоимости по сравнению с асинхронными машинами и сложностями в обслуживании и эксплуатации.

Пожалуй, на этом достоинства и недостатки синхронных электродвигателей заканчиваются. В этой статье мы постарались кратко изложить общие сведения о синхронных электродвигателях. Если у вас есть чем дополнить материал – пишите в комментариях.

Материалы по теме:

Устройство и работа велосипеда с аккумулятором

Электрический велосипед – это удачный выбор для всех, кто устал подолгу крутить педали на подъёмах в горку и приезжать в точку назначения, пропотев насквозь. Но как работает это «чудо техники»?

Устройство гибридного велосипеда с электромотором

По своей сути, велосипед с аккумулятором – это обычный велосипед, на который поставлены дополнительные комплектующие:

  • Передаточный механизм;

  • Электромотор;

  • Аккумулятор;

  • Регулятор скорости.

Обычно на такие велосипеды ставят электромоторы мощностью от 250 Вт до 1.5 кВт с напряжением 12-48В. Чем выше мощность, тем проще велосипеду будет справляться с тяжёлым ездоком и подъёмом в горку. Аккумуляторы для электровелосипедов обычно имеют ёмкость до 20 Ач, более ёмкие батареи обычно слишком тяжёлые.

Также в устройство велосипеда с аккумулятором входит контроллер, обеспечивающий правильную работу системы. Основная его задача заключается в изменении величины тока питания мотора, необходимой для контроля над скоростью.

Устройство электромотора гибридного велосипеда

На электровелосипеды ставят приводы трёх типов:

  • Ременной (цепной). Один из самых популярных вариантов, классическая открытая передача. Надёжная, простая в обслуживании, но, к сожалению, довольно шумная и громоздкая. Именно этот вариант передачи обычно используется в самодельных электрических велосипедах;

  • Фрикционный. Довольно редко встречается в продаже из-за своих особенностей. Передача вращения от двигателя к колёсам происходит путём трения об покрышку резинового ролика, соответственно, недостаток понятен сразу: покрышка быстро стирается. Кроме того, если колёса подспустят, передача перестанет работать;

  • Мотор-колесо. Самый популярный и распространённый тип конструкции среди заводских велосипедов. Устройство гибридного велосипеда с мотор-колесом предполагает установку двигателя прямо в ступицу колеса, а это, в свою очередь, даёт много плюсов:

    • Мотор-колесо очень просто установить и поменять;

    • Можно сделать полноприводный велосипед, поставив мотор-колеса и спереди, и сзади;

    • Работает такой двигатель почти бесшумно;

    • Велосипед отлично выглядит.

Именно гибридные велосипеды с мотор-колёсами являются современным стандартом, именно из них стоит выбирать своего двухколёсного коня.

Устройство гибридного велосипеда с мотор-колесом: особенности

Есть несколько ключевых особенностей, которые следуют из самого устройства мотор-колеса гибридного велосипеда:

  1. Мощное мотор-колесо нельзя ставить на алюминиевую вилку. Она просто сломается, лучше будет поставить заднее мотор-колесо;

  2. Моторколесо с замкнутыми проводами нельзя крутить. Если крутнуть колесо рукой, электромотор начнёт вырабатывать электроток – провода замкнуты, поэтому неожиданный разряд даст искру, и датчик выйдет из строя;

  3. При монтаже колеса следите, чтобы провода были слева. В противном случае получится, что колесо будет вращаться в обратную сторону.

Ну и ещё один совет: устройство мотор-колеса позволяет превратить любой обычный велосипед в гибридный, просто купив соответствующий комплект. Тем не менее, мы настоятельно не рекомендуем Вам заниматься подобными вещами: обычные велосипеды просто не рассчитаны на нагрузки, которые испытывают велосипеды с электромоторами.

Если Вы хотите, чтобы Ваш велосипед радовал Вас долгие годы без каких-либо проблем, покупайте уже готовые электровелосипеды от известных производителей – это лучшая гарантия качества, которая только может быть.

Появился первый электромотор с 95% эффективности | Электротранспорт

В Германии представили первый мотор, в котором не используются редкоземельные материалы, устройство не вредит окружающей среде. При этом его эффективность крайне высока.

Исследователи напомнили, что почти пять лет назад компания Honda объявила о разработке первого в мире деформированного магнита, не содержащего редкоземельных металлов. В то время это считалось важным прорывом для отрасли, поскольку это означало, что Honda сможет производить электродвигатели без тяжелых редкоземельных металлов — таких как диспрозий или тербий.

Немецкий поставщик автомобильных деталей Mahle теперь анонсировал свой первый в истории электромотор без магнитов. Сейчас он находится на завершающей стадии разработки, и его важнейшей характеристикой является то, что он не требует редкоземельных элементов. Mahle утверждает, что этот технологический прорыв не только делает производство более экологичным, но и дает преимущества с точки зрения затрат и безопасности ресурсов.

«С нашим новым электродвигателем мы становимся устойчивой компанией, — отмечает Михаэль Фрик, председатель правления Mahle. — Отказ от магнитов и, следовательно, от использования редкоземельных элементов открывает большие перспективы не только с геополитической точки зрения, но и с точки зрения ответственного использования природы и ресурсов».

Помимо того, что новый электродвигатель Mahle более экологичен, он отличается высокой эффективностью. Компания утверждает, что безмагнитный двигатель обеспечивает КПД около 95% практически при всех режимах работы. Эти уровень эффективности, который ранее достигали только автомобили Формулы E.

Mahle также обещает высокую долговечность благодаря бесконтактной передаче электрического тока между вращающимися и неподвижными частями внутри двигателя. По сути, это означает, что электродвигатель не требует технического обслуживания и подходит для широкого спектра применений.

«Наш безмагнитный двигатель, безусловно, можно назвать прорывом, поскольку он обеспечивает несколько преимуществ, которые еще не были объединены в продукте такого типа. В результате мы можем предложить нашим клиентам продукт с выдающейся эффективностью при сравнительно низкой цене», — отметили в компании.


Читать также:

Создана первая точная карта мира. Что не так со всеми остальными?

В реакторе Чернобыльской АЭС усилились ядерные реакции.

Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?

Устройство и Принцип Работы Электрического велосипеда

Планируя покупку индивидуального средства передвижения для поездок за город или на работу, многие потенциальные владельцы этой техники задаются вопросом, как устроен электровелосипед. Чаще всего в магазинах и шоу-румах электротранспорта они видят самые обычные байки, разве что немного навороченнее, имеющие дополнительные кнопки и мини-дисплей на руле. Догадаться, чем подобные приспособления по сути отличаются от того двухколесного транспорта, на котором ездили, например, 30 или 40 лет тому назад, проблематично. Раскрыть этот секрет поможет изучение устройства электрического велосипеда.

Конструкция изделия подразумевает наличие:

  • рамы, на которую монтируется руль, педали и сиденья;

  • контроллера, который ответственен за управление работой устройства;

  • бортового компьютера;

  • пары колес, с помощью которых электровелосипед движется по дороге;

  • электродвигателя с соответствующим ему приводом;

  • вспомогательных приспособлений: фар, предохранителей, багажника, переключателя передач, проводов.

Чтобы понять, из чего состоит электровелосипед, достаточно представить себе любой обычный электротранспорт: устройство, запитываемое от портативного аккумулятора и имеющее электродвигатель достаточной мощности.

Принцип работы электровелосипеда

Если райдер, передвигающийся на обычном велосипеде, вращает педали, создавая, тем самым, крутящий момент, который передается по цепи на колесо, то в электробайке функцию механизма, инициирующего движение техники, выполняет электродвигатель. Будучи установленным в колесе или педальном узле он получает энергию для работы от аккумуляторов. Приводится в действие система при помощи контроллера. Управляется байк за счет руля, тормозных дисков и переключателя скоростей.

Принцип работы ручки газа электровелосипеда следующий: велосипедист рукой нажимает на ручку, что приводит к изменению числа импульсов напряжения в одну единицу времени (секунду), подающихся на обмотки мотор-колеса. Этот эффект позволяет управлять скоростью вращения данного типа двигателя, а значит, и скоростью передвижения байка.

Устройство аккумулятора электровелосипеда может быть разным в зависимости от его основного активного элемента. Выделяют такие типы батарей:

  • свинцовые;

  • литий-магниевые;

  • литий-ионные;

  • литий-полимерные;

  • никель-металл-гибридные;

  • литий-железо-фосфатные.

Свинцовые считаются самыми примитивными и быстро выходящими из строя, в то время как LiFePO4, напротив, считается самым долгоиграющим вариантом. При покупке байка стоит, в первую очередь, проверить тип батареи и правильно выполнить ее первую зарядку соответствующим зарядным устройством. Это важно, так как от данной процедуры может зависеть качество последующей эксплуатации изделия.

Как работает контроллер электровелосипеда

Под термином «контроллер» понимается электронное приспособление, выполняющее посредническую роль между рулевым управлением и двигателем. По сути он осуществляет преобразование постоянных батарейных токов в трехфазные, актуальные для мотор-колеса. Обычно этот механизм помещается в герметичный металлический корпус, который защищает его от нежелательных внешних воздействий.

Именно с помощью контроллера становится возможной передача электротоков к элементам системы и, собственно, активация мотор-колеса с последующим контролем работы данного элемента.

  • Сначала контроллер принимает сигнал, поступающий с ручки акселератора.

  • Затем он активирует двигатель, раскручивая его.

  • При изменении сигнала устройство регулирует скорость вращения электромотора, главным образом посредством изменения длины импульсов.

  • Параллельно контроллер фиксирует уровень напряжения в батареях и может отключать двигатель от питания для его защиты и продления срока службы.

  • Дополнительно изделие способно преобразовывать переменный ток в постоянный для обеспечения торможения.

Режимов работы у изделия может быть два: работа от двигателя «power-on-demand» и «pedal-assist» или поддержка педалирования. Во втором режиме устройство все время контролирует силу и скорость вращения педалей, чтобы соответствующим образом регулировать работу электромотора. Обычно штатные контроллеры, которыми комплектуются электробайки, демонстрирую напряжение либо 36 Вольт, либо 48 Вольт.

Виды электроприводов

Чтобы обеспечить передачу крутящего момента от электромотора непосредственно на колеса, в байках современного образца могут использоваться различные механизмы:

  • мотор-колесо предполагает монтаж двигателя прямо внутрь колеса на место ступицы, что крайне удобно, так как не требует сложных систем передачи вращения;

  • ременной или цепной привод, при котором двигатель ставят в педальный узел, а трансляция движения осуществляется при помощи классической схемы из педалей и цепи;

  • фрикционный принцип передачи вращения (резиновый ролик, подсоединенный к двигателю и расположенный над колесом, раскручивает последнее за счет трения об покрышку).

Чаще всего потребителей интересует, как работает мотор-колесо электровелосипеда, так как эта разновидность электропривода считается наиболее надежной и практичной. Ее предпочитает выбирать подавляющее большинство велосипедистов. Данная деталь может быть безредукторной или иметь планетарный встроенный редуктор. Функционирует она следующим образом: внутри статора благодаря токам, подающимся с аккумулятора, формируется вращающееся магнитное поле. Оно вступает во взаимодействие с магнитами ротора, инициируя процесс его активации. А поскольку в этой модели двигатель, колесо и трансмиссия объединены в один элемент, колесо с легкостью приходит в движение.

В комплект трансмиссии, помимо собственно привода, входят также тормоза, переключатели, цепь, система тросиков, кассета или трещотка электровелосипеда.

Защита электродвигателя

Защита электродвигателя

В электродвигателях, как и в многих других электротехнических, устройствах, могут возникать аварийные ситуации. Если вовремя не принять меры, то в худшем случае, из-за поломки электродвигателя, могут выйти из строя и другие элементы энергосистемы.

Для повышения ресурса безаварийной работы двигателя и повышения эксплуатационной надежности, концерн Русэлпром предлагает использовать защиту двигателей.

Применение защиты удорожает двигатель, поэтому выбор типа и количества защит определяется не только технической, но и экономической целесообразностью их установки. Правильный выбор защиты двигателя позволяет получить необходимый эффект с обоснованными затратами.  

Как правило, для двигателей напряжением до 1000 Вт предусматривается:
  • защита от коротких замыканий;
  • защита от перегрузки.

Короткое замыкание в электродвигателе может привести к росту тока, более чем в 12 раз в течение очень короткого промежутка времени (около 10 мс). Для защиты двигателей от коротких замыканий должны применяться предохранители или автоматические выключатели.

Защита от перегрузки устанавливается в тех случаях, когда возможна перегрузка механизма по технологическим причинам, а также при тяжелых условиях пуска и для ограничения длительности пуска при пониженном напряжении.

Для защиты двигателя от перегрузки используется:

  • Тепловая защита;
  • Температурная защита;
  • Максимально токовая защита;
  • Минимально токовая защита;
  • Фазочувствительная защита.

Температурная защита

Наиболее эффективной защитой двигателей является температурная защита.

Температурная защита реагирует на увеличение температуры наиболее нагретых частей двигателя с мощью встроенных температурных датчиков и через устройства температурной защиты воздействует на цепь управления контактора или пускателя и отключает двигатель.

Любой двигатель производства концерна «Русэлпром» по заказу потребителя может быть укомплектован встроенными температурными датчиками для защиты двигателей в аварийных режимах, следствием которых может быть нагрев обмотки до недопустимой температуры.

В качестве датчиков используются полупроводниковые терморезисторы с положительным температурным коэффициентом — позисторы. Датчики встраиваются в лобовые части обмотки статора со стороны противоположной вентилятору наружного обдува по одному в каждую фазу, соединяются последовательно. Концы цепи датчиков выводятся на специальные клеммы в коробке выводов. К этим клеммам подключают реле или иной аппарат, реагирующий на сигнал датчиков.

Датчики реагируют только на температуру, и их действие не зависит от причин возникновения опасного нагрева. Поэтому такая система обеспечивает защиту двигателя как в режимах с медленным нагреванием (перегрузка, работа на двух фазах), так и в режимах с быстрым нагреванием (заклинивание ротора, выход из строя подшипников и другое).

Согласно требованиям ГОСТ 27895 (МЭК 60034$11) температура срабатывания защиты должна соответствовать значениям, приведенным в таблице.

Пороги термозащиты

Тепловой режим Значение температуры обмотки статора для систем изоляции класса нагревостойкости, град. С
B F H
Установившийся (Предельно допустимое среднее значение) 120 140 165
Медленной нагревание (Срабатывание защиты) 145 170 195
Быстрое нагревание (Срабатывание защиты) 200 225 250

Характеристики датчиков температурной защиты

Двигатели с датчиками температурной защиты имеют встроенные в каждую фазу обмотки и соединённые последовательно терморезисторы типа СТ14-2-145 по ТУ11-85 ОЖО468.165ТУ или другие терморезисторы с аналогичными параметрами.

В вводном устройстве двигателей предусмотрены клеммы для подсоединения цепи терморезисторов к исполнительному устройству температурной защиты.

Температура срабатывания датчиков температурной защиты:

Класс нагревостойкости изоляции двигателя Обозначения типа позистора по ТУ11-85 ОЖО468.165ТУ Пороговая температура срабатывания позистора, град. С.
В CТ-14А-2-130 130
F CТ-14А-2-145 145
H CТ-14А-2-160 160

Срабатывание температурной защиты происходит при возрастании температуры обмотки до значения, указанного в таблице 13, и температуре позистора, указанной в таблице 13.1. Время срабатывания защиты не превышает 15 с. Исполнительное устройство температурной защиты должно отключать силовую цепь двигателя при достижении сопротивления цепи термодатчиков 2100- 450 Ом.

Сопротивление одного позистора составляет 30 — 140 Ом при 25 градусах C, сопротивление цепи из 3 позисторов составляет 250±160 Ом.

Сопротивление изоляции цепи терморезисторов относительно обмоток статора двигателя при температуре окружающей среды (25 +5)°C составляет:

  • В практически холодном состоянии двигателя находится в пределах от 120 до 480 Ом. Измерительное напряжение при контроле не более 2,5 В.
  • В номинальном режиме работы двигателей при установившемся тепловом состоянии (температура обмотки двигателя <= 140 °C) не более 1650 Ом.

Напряжение, подаваемое на цепь терморезисторов, не более 7,5 В.

Исполнительные устройства

В качестве исполнительного устройства температурной защиты применяется любое устройство позволяющее отключать силовую цепь двигателя при достижении цепью терморезисторов сопротивления в диапазоне 1650-2400 Ом. Время срабатывания устройства температурной защиты при этом должно быть не более 1 с.

Типы электродвигателей и их применение

Знание различных типов электродвигателей всегда полезно благодаря широкому распространению двигателей от бытовых до промышленных. Если у вас есть система кондиционирования воздуха дома или вы используете воздушный компрессор на промышленном предприятии, вы используете электродвигатели. Таким образом, если вы знаете о различных типах электродвигателей, вы сможете лучше понять систему, которой владеете, и лучше контролировать ее работу.

Здесь, в Linquip, мы предоставили вам удобную платформу, чтобы вы могли найти тип электродвигателя, который вам нужен для вашего применения.Кроме того, в этом посте мы пытаемся демистифицировать различные типы электродвигателей для вашей справки. Итак, следите за обновлениями!

Что такое электродвигатели?

Прежде чем узнать о разных типах электродвигателей, лучше начать с вопроса «что такое электродвигатель»? Что ж, самый короткий ответ заключается в том, что электродвигатель или просто двигатель — это электромеханическое устройство, которое получает электрическую энергию и преобразует ее в движение или механическую энергию.

Изображение из проекта по повышению осведомленности о стандартах устройств

Это движение в основном имеет вращательную форму.Поток электрического тока индуцирует магнитное поле, и в электродвигателе возникает вращательное движение, перпендикулярное направлению тока и магнитного поля.

Применение электродвигателей

Электродвигатели могут использоваться в домашних условиях, например, в электрических приборах, таких как кондиционеры, пылесосы, вентиляторы, кухонные комбайны и т. Д., В которых используется сила вращения электродвигателей в по-своему, или даже в игрушках, таких как игрушечные машинки или модели самолетов с дистанционным управлением или с помощью приложений.

Говоря об электрических моделях транспортных средств, более крупные и сложные версии электродвигателей можно найти в электромобилях и самолетах реальных размеров (ну, эти самолеты все еще изучаются, чтобы стать коммерчески доступными).

И последнее, но не менее важное: некоторые типы электродвигателей широко используются в промышленности, например, в промышленных газовых компрессорах, насосах, подъемных транспортных средствах, смесителях и т. Д.

Способы классификации электродвигателей

Могут использоваться различные типы электродвигателей. классифицируются по-разному.Один из способов классификации основан на их вольерах. У нас есть двигатели с защитой от капель (ODP), подходящие для чистых, сухих и закрытых помещений, усовершенствованной версией которых являются двигатели с защитой от атмосферных воздействий с конфигурацией корпуса WP1 или WP2. У нас также есть полностью закрытые корпуса с вентиляторным охлаждением (TEFC), полностью закрытые надувные кожухи (TEAO), полностью закрытые с принудительной вентиляцией (TEFV) и полностью закрытые без вентиляции (TENV) для различных типов электродвигателей. Существуют также взрывозащищенные (Ex) двигатели, используемые во взрывоопасных зонах с возможностью взрыва из-за присутствия некоторых взрывоопасных жидкостей, пыли и т. Д.в области.

Тем не менее, электродвигатели обычно классифицируют по источнику питания. Существуют двигатели переменного тока или двигатели переменного тока, в которых ток меняет направление с некоторой частотой. Существуют также двигатели постоянного или постоянного тока, которые широко используются в небольших приложениях из-за их легкого регулирования скорости.

Двигатели переменного тока подразделяются на однофазные и трехфазные. Однофазный двигатель может достигать мощности около 3 кВт при питании от однофазного источника питания, что характерно для бытовых и коммерческих приложений.С другой стороны, трехфазный двигатель может производить мощность до 300 кВт. Эти двигатели — идеальный выбор для промышленного применения.

Двигатели переменного тока

Как упоминалось ранее, двигатель переменного тока является одним из типов электродвигателей, в которых используется ток переменного направления. Эти двигатели не так легко регулируются по скорости, как двигатели постоянного тока; однако, с небольшими потерями в мощности, можно использовать двигатели переменного тока с частотно-регулируемыми приводами, чтобы лучше регулировать скорость.

Существует два широко используемых типа двигателей переменного тока и еще один менее распространенный тип:

  • Асинхронные двигатели

Асинхронный или асинхронный двигатель — это механизм, который никогда не работает с синхронной скоростью.Этот двигатель преобразует электрическую энергию в механическую, используя явление электромагнитной индукции. В этих типах электродвигателей магнитное поле вращается в статорах, которые индуцируют ток в роторе, что приводит к вращению двигателя. Поскольку вращение ротора вызывается внешним магнитным полем, эти двигатели возбуждаются извне. Существует два типа асинхронных двигателей в зависимости от конструкции ротора: асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и асинхронные двигатели с фазной обмоткой.

В синхронных типах электродвигателей происходит прямое приложение магнитного поля к обмоткам ротора, что имеет свои недостатки и преимущества. Такие двигатели с внутренним возбуждением требуют иных требований к защите и управлению, чем асинхронные двигатели.

Существуют также линейные типы электродвигателей, в которых статор и ротор не вращаются, и поэтому они создают линейную силу вместо крутящего момента. Этот тип двигателя обычно используется в раздвижных дверях и приводах.

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель является одним из типов электродвигателей Elector, которые, вероятно, наиболее широко используются в промышленности. Статор намагничивается из-за его подключения к электросети, затем магнитное поле индуцирует напряжение и, следовательно, ток в обмотках ротора, затем индуцированный ток в роторе создает другое магнитное поле, а затем взаимодействие между этими двумя магнитными полями. создает вращающую силу или крутящий момент, приводящий в движение вал двигателя.

Эти двигатели имеют очень простую конструкцию, прочную конструкцию, низкую цену и простоту обслуживания. Они также имеют широкий диапазон номинальной мощности, как уже было сказано, наиболее широко используемые типы электродвигателей. Тем не менее, регулирование скорости непросто без частотно-регулируемого привода, который заставляет двигатель работать с запаздывающим коэффициентом мощности.

Асинхронный двигатель выпускается двух разных типов: с короткозамкнутым ротором, , асинхронный двигатель с фазным ротором, , асинхронный двигатель с фазным ротором, , как упоминалось ранее.Каждый из этих двигателей также может быть однофазным или трехфазным. Однофазные асинхронные двигатели — менее распространенный тип асинхронных двигателей в промышленности. Сообщается, что трехфазный асинхронный двигатель является одним из типов электродвигателей, которые присвоили себе около 70% доли рынка промышленных асинхронных двигателей.

Двигатель с фазным ротором или электродвигатель с контактным кольцом имеет большее количество витков обмотки, что означает, что он имеет более высокое наведенное напряжение и снижает ток, чем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором.Они также могли производить больший пусковой крутящий момент. С другой стороны, их сложнее производить из-за добавленного количества компонентов по сравнению с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором, что значительно увеличивает их удельную стоимость, а также затраты на техническое обслуживание.

  • Короткозамкнутый ротор Асинхронный двигатель состоит из параллельно расположенных токопроводящих шин, закорачиваемых на обоих концах закорачивающими кольцами.
    • Однофазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют одну обмотку статора, и всегда есть какое-то другое устройство, запускающее двигатель.Они идеально подходят для приложений, требующих всего несколько лошадиных сил, например, для бытовой техники. До сих пор они были наиболее широко используемыми для бытовой техники.
    • Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором могут работать с высокими требованиями к мощности; их номинальная мощность может варьироваться от очень небольшой до сотен лошадиных сил. Они тоже самозапускаются. Почти 90% трехфазных асинхронных двигателей, используемых в промышленности, таких как насосы, компрессоры и вентиляторы, относятся к типу с короткозамкнутым ротором.

  • Ротор Асинхронный двигатель имеет распределенную обмотку, состоящую из двух слоев. Причина названия в том, что ротор этих типов электродвигателей намотан на столько же полюсов, сколько у статора. Из-за более высокой стоимости двигатели с фазным ротором рассматриваются в ситуациях, когда требуется высокий пусковой момент.
    • Однофазные двигатели с фазным ротором подходят для более высоких номинальных мощностей, чем их аналоги с короткозамкнутым ротором.Они могут довольно комфортно стартовать и могут очень хорошо разгоняться. Некоторые машины, превышающие размеры бытовой техники, могут использовать эти типы электродвигателей, например, в сельском хозяйстве, небольших воздушных компрессорах, горнодобывающей промышленности и т.д. моторы используются в промышленности, но имеют хорошие характеристики своих братьев с короткозамкнутым ротором.

см. Здесь видео о том, как работает асинхронный двигатель.

Синхронные двигатели

В отличие от асинхронных двигателей, синхронные двигатели в основном не самозапускаются, несмотря на некоторые самовозбуждающие конфигурации, которые можно найти для некоторых небольших приложений. Создание магнитного поля ротора для этих типов электродвигателей не зависит от тока, а скорость вращения синхронного двигателя привязана к частоте сети. Другими словами, вращение вала синхронных типов электродвигателей происходит с синхронизацией скорости с частотой питающего тока.

Что делает их интересными для промышленных предприятий с более высокими требованиями к мощности, так это их высокая эффективность преобразования переменного тока в работу и их способность корректировать коэффициент мощности. Это означает, что они могут работать при единичном коэффициенте мощности, что предполагает равную активную мощность нагрузки с полной мощностью цепи.

Синхронные двигатели переменного тока бывают двух типов: без возбуждения и с возбуждением постоянным током. Синхронные электродвигатели без возбуждения подразделяются на три категории: с постоянным магнитом, реактивным сопротивлением и гистерезисом.

Синхронные двигатели без возбуждения

Электродвигатели синхронного типа без возбуждения спроектированы таким образом, чтобы их ротор следовал за синхронизированным вращающимся полем на разных этапах, что создавало бы постоянное поле. Когда ротор синхронных двигателей без возбуждения вращается, он взаимодействует со статором. Взаимодействие между полюсами поля статора и ротором приводит к тому, что ротор становится электромагнитным с северным и южным полюсами. Ротор этих типов электродвигателей обладает высокой удерживающей способностью, что означает, что он обладает высокой способностью удерживать или сопротивляться намагничиванию.

Как уже упоминалось, существует три типа синхронных двигателей без возбуждения, а именно синхронные двигатели с постоянным магнитом, реактивные и гистерезисные синхронные двигатели. Давайте обсудим их далее.

Постоянный магнит

В синхронных типах электродвигателей с постоянными магнитами стальной ротор прикреплен к постоянному магниту, например неодимовому магниту, который обеспечивает непрерывное непрерывное магнитное поле. Это реализуется посредством взаимодействия ротора с вращающимся полем, создаваемым статором, к которому подключен источник переменного тока.Постоянная часть ротора привязана к вращающемуся полю статора, что обеспечивает синхронную скорость вращения ротора. Эта конструкция похожа на бесщеточные двигатели постоянного тока, которые будут рассмотрены позже.

Для запуска этих типов электродвигателей необходим источник переменной частоты, поскольку ротор для этой конструкции представляет собой постоянный магнит, создающий постоянное магнитное поле. Управление скоростью осуществляется с использованием прямого управления крутящим моментом и управления с ориентацией на поле.

Сопротивление

Ротор для реактивных синхронных электродвигателей, не имеющих обмоток, изготовлен из ферромагнитного материала, на котором наведены непостоянные магнитные полюса. Причина названия в том, что он генерирует крутящий момент, используя магнитное сопротивление, то есть которое является мерой сопротивления или сопротивления материала магнитному потоку.

Изображение предоставлено ABB Group

Число полюсов ротора реактивных синхронных двигателей равно числу полюсов статора.Число полюсов всегда четное и обычно равно четырем или шести. Однако количество полюсов ротора меньше количества полюсов статора, чтобы предотвратить колебания крутящего момента. Пульсация крутящего момента — это периодическое увеличение и уменьшение крутящего момента, создаваемого валом двигателя, что не очень хорошо.

Когда ротор статора находится под напряжением, на ротор действует крутящий момент в направлении уменьшения магнитного сопротивления. Этот крутящий момент будет тянуть ближайший к ротору усилие, так что он будет выровнен с полем статора в положение с меньшим сопротивлением.Следовательно, чтобы поддерживать вращение, полюс статора должен постоянно выходить из полюса ротора, вращаясь впереди полюсов ротора.

Гистерезис

В синхронных двигателях с гистерезисом при вращении магнитного поля статора на ротор действует реверсивное магнитное поле. Причина этого явления в том, что цилиндрический ротор этих типов электродвигателей изготовлен из высококоэрцитивного материала. Это означает, что как только ротор намагничен в каком-то направлении, вы не сможете легко изменить его направление, не применяя большое обратное магнитное поле.

Изображение от Elprocus

Обратное магнитное поле, испытываемое каждым небольшим объемом ротора из-за вращения магнитного поля статора, будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнута синхронная скорость. Это дает нам преимущество синхронных двигателей с гистерезисом, которые могут создавать постоянный крутящий момент до достижения синхронной скорости без пульсаций крутящего момента. Еще один момент, связанный с этими типами двигателей, заключается в том, что, несмотря на то, что обычно имеется короткозамкнутая обмотка для запуска двигателя, двигатель может запускаться самостоятельно из-за того, что движение ротора зависит только от фазовой задержки между статором и магнитным полем ротора. поля.

Синхронные двигатели с возбуждением постоянным током

Ротор этих типов электродвигателей возбуждается с помощью внешнего источника постоянного тока, который создает магнитный поток, необходимый для приведения ротора в движение. Это можно сделать с помощью отдельного источника постоянного тока или источника, напрямую подключенного к валу двигателя.

Вы можете посмотреть видео здесь, чтобы увидеть, как работают синхронные двигатели.

Линейные

Линейные двигатели — это один из типов электродвигателей переменного тока, создающих линейную силу вместо крутящего момента.Они похожи на те, что уже обсуждались ранее, за исключением того, что их роторы и статоры развернуты. Они широко используются в таких приложениях, как электропоезда, приводы, используемые в раздвижных дверях и т. Д.

Это видео покажет вам, как работают такие двигатели.

Двигатели постоянного тока

В электродвигателях постоянного тока электрическая энергия постоянного тока преобразуется в механическую. Двигатели постоянного тока могут быть с самовозбуждением или с независимым возбуждением. Однако двигатели постоянного тока с самовозбуждением, вероятно, более интересны, если вы можете использовать их в своих приложениях.

Двигатели постоянного тока

также можно классифицировать в зависимости от того, являются ли они щеточными двигателями постоянного тока (BDC) или бесщеточными двигателями постоянного тока (BLDC). Щеточные двигатели постоянного тока дешевы и просты в разработке и производстве; однако двигатели BLDC сложны и дороги. В целом, небольшие и малочувствительные приложения, такие как электроприборы и автомобильные электрические стеклоподъемники и сиденья, могут использовать двигатели BDC, тогда как такие приложения, как HVAC и охлаждение, автомобильные электродвигатели и другие подобные промышленные системы, будут работать с BLDC.

Щеточный DC

Щеточные электродвигатели постоянного тока имеют внутреннюю коммутацию, что означает, что крутящий момент создается непосредственно из мощности постоянного тока, подаваемой с помощью стационарных постоянных магнитов или электромагнитов и вращающихся электромагнитов.

Достаточно недорогие и очень надежные. Вы можете легко контролировать их скорость, используя простую двухпроводную систему, хотя есть некоторые конструкции с фиксированной скоростью, для которых нет управления скоростью.

В щеточных двигателях постоянного тока также можно найти некоторые недостатки, такие как необходимость периодического технического обслуживания, обусловленного специально щетками, и малый срок службы для сложных работ, для которых высоки крутящий момент или скорость. Другой важной проблемой является их ограниченная скорость из-за щеток и генерации электромагнитных помех (EMI) из-за искрения щеток.

Изображение с двигателя ZGC
Шунтирующая обмотка

Катушки возбуждения или обмотки электродвигателей постоянного тока с шунтирующей обмоткой и щеткой подключены параллельно якорю; отсюда и название этих типов электродвигателей. В этой конфигурации обмоток подаваемый ток будет распределяться между шунтирующим якорем и обмотками возбуждения. С двигателями BDC с параллельной обмоткой регулировать скорость очень просто.

Когда нагрузка применяется к электродвигателям постоянного тока с шунтирующей обмоткой и щеточным электродам, скорость имеет тенденцию к снижению, но в этой ситуации сетевое напряжение будет увеличиваться.Когда сетевое напряжение увеличивается, ток якоря увеличивается, а это означает, что будет генерироваться некоторый дополнительный крутящий момент, который компенсирует снижение скорости из-за приложения нагрузки, что делает эти типы электродвигателей устройствами с постоянной скоростью.

Все это означает, что вы, вероятно, захотите рассмотреть такой двигатель, если бы у вас был низкий пусковой крутящий момент, а также хорошее регулирование скорости.

Последовательная обмотка

Если вместо параллельного соединения обмоток якоря и возбуждения последовательно, а не параллельно, то получится щеточный электродвигатель постоянного тока с последовательной обмоткой.Понятно, что ток в обмотках возбуждения и якоря для этой конструкции будет одинаковым. Им потребуется значительный ток, но крутящий момент, который они создают, очень высок, особенно при запуске.

Однако эта конструкция не очень хороша с регулированием скорости. Причина в том, что, несмотря на повышенное напряжение из-за нагрузки, двигатель будет увеличивать ток для нарастания, но магнитное поле в конечном итоге станет насыщенным, что означает, что поток между якорем и статором не будет расти достаточно быстро, что означает недостаточный крутящий момент. будет сгенерирован, чтобы вернуть скорость к предыдущим условиям.

Можно сказать, что вы могли бы рассмотреть типы электродвигателей, когда вам нужен высокий пусковой крутящий момент, но не слишком заботитесь о регулировании скорости.

Составная обмотка

Что делать, если вам нужен НМТ с высоким пусковым моментом, а также с хорошим контролем скорости? Что ж, для этого тоже есть решение: щеточные электродвигатели постоянного тока с составной обмоткой. Двигатели с комбинированной обмоткой — это «гибрид» двигателей постоянного тока с шунтирующей обмоткой и щеточных двигателей с последовательной обмоткой. В этих типах электродвигателей имеется обмотка возбуждения, включенная последовательно с обмоткой якоря, и еще одна обмотка возбуждения, шунтирующая с обмоткой якоря.

Существует конфигурация с коротким шунтом и конфигурация с длинным шунтом для двигателей BDC с комбинированной обмоткой. Если бы поле шунта было только параллельно якорю, это была бы конфигурация короткого шунта, но если бы поле шунта было параллельно ряду якоря и последовательному полю, это был бы BDF с составной обмоткой с длинным шунтом.

У вас может быть полярность шунтирующего поля, совпадающая с полярностью последовательного поля, что создает кумулятивную составную обмотку BDC. Это двигатель с высоким пусковым моментом и хорошей регулировкой скорости.У вас также может быть полярность шунтирующего поля, противоположная последовательному полю, что делает дифференциальный двигатель с составной обмоткой.

Постоянный магнит

В щеточном двигателе постоянного тока с постоянными магнитами якорь окружен постоянными магнитами, прикрепленными к внутренней поверхности цилиндрического статора этих типов электродвигателей. Магниты установлены таким образом, чтобы противоположные полюса соседних магнитов были обращены к якорю. Якорь, который является проводником с током, поэтому будет испытывать механическую силу, действующую на него со стороны магнитного поля этой системы постоянных магнитов, и будет вращаться в его направлении.

Серводвигатель

Серводвигатели на самом деле могут не относиться к одному из типов электродвигателей и, вероятно, представляют собой отдельную категорию, но поскольку в самых простых небольших из них используются двигатели с постоянным магнитом BDC вместе с системой управления с обратной связью, мы решили упомяните их и здесь. Серводвигатели — это механические устройства или приводы, которые очень удобны, когда дело доходит до точного управления положением, скоростью или ускорением. Они состоят из двигателя постоянного тока, датчика положения и контроллера.

Бесщеточный DC

Вы, наверное, заметили, что щетки и их взаимодействие с механическим коммутатором двигателей BDC являются причиной появления бесщеточных электродвигателей постоянного тока. Что ж, щетки изнашиваются и требуют обслуживания и замены, а щетки создают искры, которые опасны для мест, где есть вероятность взрыва.

Бесщеточные двигатели постоянного тока коммутируются электронно, что обеспечивает им более длительный срок службы, лучшие характеристики скорости и крутящего момента, высокую эффективность, лучший динамический отклик и более высокие изменения скорости, а также бесшумную работу.

Эти типы электродвигателей могут использоваться как для переменных нагрузок, так и для приложений с фиксированной нагрузкой, а также для приложений позиционирования, и они набирают популярность на рынке.

Видео, в котором сравниваются щеточные двигатели постоянного тока с бесщеточными двигателями постоянного тока, и критерии выбора между ними см. Здесь.

Заключение

Таким образом, речь шла о типах электродвигателей. Мы попытались представить простое руководство по этим типам двигателей. В настоящее время существуют разные и гибкие.Назначение двигателя — всякий раз, когда «требуется управление движением», это лучший выбор. Двигатель должен поддерживать использование и общее функционирование системы. Это отличный шанс, если вам нужно больше узнать о типах электродвигателей, не стесняйтесь зарегистрироваться в Linquip. Наши специалисты будут рады получить ваши вопросы и с энтузиазмом на них ответить.

Происхождение электродвигателя

% PDF-1.4 % 1 0 объект > поток application / pdf

  • Американский институт инженеров-электриков
  • Электротехника; 1948; 67; 11; 10.1109 / EE.1948.6444428
  • Происхождение электродвигателя
  • Joseph C. Michalowicz
  • Электротехника 1035 Ноябрь 1948 г. 116710.1109 / EE.1948.64444281040 конечный поток эндобдж 2 0 obj > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / ColorSpace> / Font >>> / LastModified (D: 20121217141642 + 05’30 ‘) / MediaBox [0 0 612 828] / Повернуть 0 >> эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 объект > поток HW˒ + paC ~ OZzeG% k> ~ *

    Электродвигатель: Что это такое? (Типы электродвигателей)

    Что такое электродвигатель?

    Электродвигатель (или электродвигатель) — это электрическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую.Большинство электродвигателей работают за счет взаимодействия магнитного поля двигателя и электрического тока в проволочной обмотке. Это взаимодействие создает силу (согласно закону Фарадея) в виде крутящего момента, который прилагается к валу двигателя.

    Электродвигатели могут питаться от источников постоянного тока, таких как батареи или выпрямители. Или от источников переменного тока (AC), таких как инверторы, электрические генераторы или электросеть.

    Двигатели — причина того, что у нас есть многие технологии, которыми мы наслаждаемся в 21 веке.

    Без двигателя мы все еще жили в эпоху сэра Томаса Эдисона, когда электричество использовалось только для лампочек.

    Электродвигатели используются в автомобилях, поездах, электроинструментах, вентиляторах, кондиционерах, бытовой технике, дисководах и многом другом. В некоторых электрических часах даже используются небольшие моторы.

    Существуют различные типы двигателей s, которые были разработаны для различных целей.

    Основным принципом работы электродвигателя является закон индукции Фарадея.

    То есть сила создается, когда переменный ток взаимодействует с изменяющимся магнитным полем.

    С момента изобретения двигателей в этой области техники произошло много достижений, и она стала предметом чрезвычайной важности для современных инженеров.

    Ниже мы обсудим все основные электродвигатели, используемые в настоящее время.

    Типы электродвигателей

    Различные типы двигателей включают:

    Двигатели были классифицированы на диаграмме ниже:

    Среди четырех основных классификаций двигателей , упомянутых выше , двигатель постоянного тока, как следует из названия, единственный, который приводится в действие постоянным током.

    Это самая примитивная версия электродвигателя, в которой вращающий момент создается за счет протекания тока через проводник внутри магнитного поля.

    Остальные — это электродвигатели переменного тока, приводимые в действие переменным током, например, для синхронного двигателя, который всегда работает с синхронной скоростью.

    Здесь ротор представляет собой электромагнит, который магнитно заблокирован вращающимся магнитным полем статора и вращается вместе с ним. Скорость этих машин варьируется путем изменения частоты (f) и числа полюсов (P), так как N s = 120 f / P.

    В электродвигателях переменного тока другого типа, где вращающееся магнитное поле перерезает проводники ротора, следовательно, в этих короткозамкнутых проводниках ротора индуцируется циркулирующий ток.

    Из-за взаимодействия магнитного поля и этих циркулирующих токов ротор начинает вращаться и продолжает свое вращение.

    Это асинхронный двигатель, также известный как асинхронный двигатель, он работает со скоростью, меньшей, чем его синхронная скорость, а вращающий момент и скорость регулируются изменением скольжения, которое дает разницу между синхронной скоростью N s и скорость ротора N r ,

    Он работает, управляя принципом индукции ЭДС из-за переменной плотности потока.Отсюда и название индукционная машина.

    Однофазные асинхронные двигатели, как и трехфазные двигатели, работают по принципу индукции ЭДС за счет магнитного потока.

    Но, в отличие от трехфазных двигателей, однофазные двигатели работают от однофазного источника питания.

    Способы пуска однофазных двигателей регулируются двумя хорошо известными теориями, а именно теорией двойного вращающегося поля и теорией Кроссфилда.

    Помимо четырех основных типов двигателей, упомянутых выше, существует несколько типов специальных электродвигателей.

    Сюда входят линейные асинхронные двигатели (LIM), гистерезисные двигатели, шаговые двигатели и серводвигатели.

    Каждый из этих двигателей имеет особые характеристики, которые были разработаны в соответствии с потребностями отрасли или для использования в конкретном устройстве.

    Например, гистерезисный двигатель используется в ручных часах из-за его небольшого размера и компактности.

    История двигателей

    В 1821 году британский ученый Майкл Фарадей объяснил преобразование электрической энергии в механическую, поместив проводник с током в магнитное поле, что привело к вращению проводника из-за крутящего момента, создаваемого магнитным полем. взаимное действие электрического тока и поля.

    Основываясь на его принципе, самая примитивная из машин, машина постоянного тока, была разработана другим британским ученым Уильямом Стердженом в 1832 году. Но его модель была слишком дорогой и не использовалась для каких-либо практических целей.

    Позже, в 1886 году, первый электрический двигатель был изобретен ученым Фрэнком Джулианом Спрагом. Он был способен вращаться с постоянной скоростью в различном диапазоне нагрузок и, таким образом, приводил к двигательному движению.

    Общие типы электродвигателей

    Электродвигатель — это электрическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую.Механическая сила может использоваться для вращения вентиляторов, миксера, конвейеров или шин электромобиля. Электродвигатель — это рабочая лошадка в отрасли передачи электроэнергии.

    Все двигатели обладают определенными характеристиками, поэтому мы можем классифицировать их на основе конкретных характеристик или стандартов.

    Двигатели, используемые в Северной Америке, чаще всего соответствуют стандартам NEMA (Национальная ассоциация производителей электрооборудования). Обычно называемые двигателями NEMA. Практически во всем остальном мире используется метрическая версия, называемая SI или международным стандартом, известная как стандарты IEC.Часто называют двигателями IEC. NEMA использует лошадиные силы и дюймы, IEC использует миллиметры и киловатты

    .

    Мы классифицируем 2 типа электродвигателей в зависимости от источника питания:

    • Двигатели постоянного или постоянного тока
    • Двигатели переменного или переменного тока


    Двигатели постоянного тока Двигатели постоянного тока

    были первой разновидностью двигателей, широко используемых, поскольку они могли питаться от существующих систем распределения электроэнергии постоянного тока.Они обычно снабжены постоянными магнитами в их статической части, но есть и другие, которые содержат электромагниты вместо постоянных магнитов в своем статоре. Скорость двигателя постоянного тока можно регулировать в широком диапазоне, используя либо переменное напряжение питания, либо изменяя силу тока в его обмотках возбуждения. Небольшие двигатели постоянного тока используются в игрушках, инструментах и ​​приспособлениях.

    Двигатели переменного тока

    Переменный ток, это означает, что ток вместо того, чтобы течь в одном направлении, движется вперед и назад, меняет направление с определенной частотой в герцах.В большинстве стран в качестве частоты переменного тока используется 50 Гц (50 Гц или 50 циклов в секунду). Лишь немногие используют 60 Гц. Стандарт в США — электричество переменного тока частотой 60 Гц.

    Мы классифицируем 2 основных типа двигателей переменного тока в соответствии с фазой:

    Однофазный двигатель

    Однофазный двигатель работает от однофазного источника питания. Они содержат два типа проводки: горячую и нейтральную. Их мощность может достигать 3 кВт.Они могут использоваться в основном в домах, офисах, магазинах и небольших непромышленных компаниях, а также во многих других устройствах, таких как дрели, кондиционеры и системы открывания и закрывания гаражных ворот.

    Трехфазный двигатель

    Трехфазный двигатель работает от трехфазного источника питания. Они приводятся в действие тремя переменными токами одинаковой частоты, которые достигают максимума в переменные моменты времени. Они могут иметь мощность до 300 кВт и скорость от 900 до 3600 об / мин.Из-за высокого КПД и низкой стоимости трехфазный двигатель переменного тока является наиболее часто используемым двигателем в промышленных приложениях.

    Мы также можем классифицировать двигатели по типу корпуса. Мы расскажем об этом в другой статье.
    Читайте здесь: Самые распространенные типы корпусов электродвигателей

    Применение электродвигателей

    Электричество — это наиболее экономичный способ передачи энергии на очень большие расстояния по проводам.Однако практически невозможно использовать электричество напрямую, например, для перекачивания воды, для чего требуется механическая энергия. В этом случае нам необходимо производить механическую энергию из электричества так или иначе, чтобы выполнять механическую работу. По этой причине мы используем электродвигатели, которые потребляют электричество на входе и выдают механическую энергию на выходе.

    Ознакомьтесь с некоторыми приложениями, в которых требуются электродвигатели:

    • Промышленное использование — Существуют различные процессы во всех отраслях промышленности, в которых нам требуется механическая энергия от электродвигателей, например смешивание, подъем, вытягивание и т. Д.

    • Домашнее хозяйство — Для комфортной жизни мы полагаемся на многие электрические приборы, для которых требуются электродвигатели, такие как кондиционер, электрические вентиляторы, пылесос, водяной насос, кофемолка, миксер и т. Д.

    Не стесняйтесь: Свяжитесь с нами , если у вас есть какие-либо вопросы, вам нужна дополнительная информация или если вы заинтересованы в покупке электродвигателей.

    HVH Industrial Solutions является авторизованным дистрибьютором следующих производителей электродвигателей: Elektrim Motors, WEG , Toshiba Motors & Drives , Brook Crompton , MG Lafert North America , M Моторы , North American Electric , Techtop Electric Motors , Aurora Motors, Worldwide Electric, Rossi . Мы тесно сотрудничаем с их инженерными командами, чтобы обеспечить превосходное обслуживание и поддержку клиентов.

    Запрос цитаты


    Владимир Арутюнян

    Владимир Арутюнян — основатель HVH Industrial.Он имеет степень магистра машиностроения и более 10 лет опыта работы в области передачи механической энергии.

    Не стесняйтесь связываться с Владом на Linkedin: https://www.linkedin.com/in/vladharut



    Как электродвигатели и генераторы — одно и то же устройство

    Интересная тема возникла в недавнем разговоре с клиентом о ремонте двигателя.Мы обсуждали типы отказов и то, как мы с ними справляемся, обсуждали, что входит в ремонт, и вообще просто мило болтали о ремонте в целом. Ближе к концу разговора он спросил — почти как запоздалую мысль: «Ребята, вы тоже ремонтируете генераторы»? Я ответил «ну конечно». Затем он ответил: «Хорошо, почему бы вам не рассказать мне, что вы ремонтируете на генераторе». Посмеиваясь, я объяснил, что только что сделал, и что асинхронный двигатель и генератор — это, по сути, одно и то же устройство.Он не поверил мне, поэтому я объяснил, как они оба работают по принципу индукции, но противоположны друг другу. В то время как электродвигатель преобразует электричество в механическую работу, генератор преобразует механическую работу в электричество. Вот как это сделать.

    Что такое индуктивность?

    Чтобы понять это, мы сначала должны выяснить, что такое индуктивность. Индуктивность — это свойство проводника, такого как медные катушки в двигателе, создавать электродвижущую силу в соответствии с изменением тока через него.В случае электрического асинхронного двигателя ток подается на катушки двигателя, в результате чего возникает магнитное поле, которое перемещает вал двигателя, передавая механическое усилие системе. В генераторе происходит обратное, вместо того, чтобы прикладывать электричество к катушкам, механическая энергия вместо этого прикладывается к валу, как правило, каким-то газовым двигателем, который создает вращающееся магнитное поле. Разница напряжений между обмоткой и статором вызывает протекание тока. Затем этот выходной ток можно преобразовать в полезную энергию.

    Насколько похожи двигатели и генераторы в отношении ремонта?

    Двигатели и генераторы во многом имеют одни и те же виды отказов. У них обоих есть роторы, которые, чтобы вращаться, должны ездить на подшипниках. Это точка нагружения, где образуется много концентраторов напряжения. Более половины всех ремонтов двигателей и генераторов начинается с выхода из строя подшипника. Помимо подшипников, как в электродвигателях, так и в статорах могут возникать отказы обмоток, износ вала, загрязнение и другие общие механические проблемы.

    Помните: если у вас возникнут проблемы с двигателями или генераторами, позвоните нам! Также не забудьте посетить нас на сайте gesrepair.com или позвонить по телефону 1-877-249-1701, чтобы узнать больше о наших услугах. Мы с гордостью предлагаем излишки, полный ремонт и техническое обслуживание всех типов промышленной электроники, серводвигателей, двигателей переменного и постоянного тока, гидравлики и пневматики. Подпишитесь на нашу страницу на YouTube и поставьте нам лайк на Facebook! Спасибо!

    Электродвигатель | Инженерное дело | Fandom

    Электродвигатели разных типоразмеров.

    Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическое движение.

    Ссылки на устройства []

    Обратную задачу — преобразование механического движения в электрическую энергию — выполняет генератор или динамо-машина. Во многих случаях два устройства различаются только своим применением и незначительными деталями конструкции, а в некоторых приложениях используется одно устройство для выполнения обеих ролей. Например, тяговые двигатели, используемые на локомотивах, часто выполняют обе задачи, если локомотив оборудован динамическими тормозами.

    Принцип действия []

    Вращающееся магнитное поле как сумма магнитных векторов от 3-х фазных катушек.

    Большинство электродвигателей работают за счет электромагнетизма, но также существуют двигатели, основанные на других электромеханических явлениях, таких как электростатические силы и пьезоэлектрический эффект. Фундаментальный принцип, на котором основаны электромагнитные двигатели, заключается в том, что на любой провод действует механическая сила, когда он проводит электричество, находясь в магнитном поле.Сила описывается законом силы Лоренца и перпендикулярна как проводу, так и магнитному полю.

    Большинство магнитных двигателей являются вращающимися, но существуют и линейные типы. В роторном двигателе вращающаяся часть (обычно внутри) называется ротором, а неподвижная часть — статором. Ротор вращается, потому что провода и магнитное поле расположены так, что вокруг оси ротора создается крутящий момент. Двигатель содержит электромагниты, намотанные на раму. Хотя эту раму часто называют арматурой, этот термин часто используют ошибочно.Правильно, якорь — это та часть двигателя, на которую подается входное напряжение. В зависимости от конструкции машины якорь может служить как ротор, так и статор.

    Двигатели постоянного тока []

    Один из первых электромагнитных роторных двигателей был изобретен Майклом Фарадеем [1] в 1821 году и состоял из свободно висящего провода, погруженного в бассейн с ртутью.

    Постоянный магнит был помещен в середину бассейна. Когда через провод пропускался ток, он вращался вокруг магнита, показывая, что ток порождал круговое магнитное поле вокруг провода.Этот двигатель часто демонстрируется на школьных уроках физики, но иногда вместо токсичной ртути используется рассол. Это простейшая форма класса электродвигателей, называемых униполярными двигателями. Более поздняя доработка — Колесо Барлоу [2].

    В другой ранней конструкции электродвигателя использовался поршень возвратно-поступательного действия внутри переключаемого соленоида; концептуально его можно рассматривать как электромагнитную версию двухтактного двигателя внутреннего сгорания.

    Современный двигатель постоянного тока был изобретен случайно в 1873 году, когда Зеноб Грамм

     [3] соединил вращающуюся динамо-машину со вторым аналогичным устройством, приводя его в действие как двигатель.

    Классический двигатель постоянного тока имеет вращающуюся ножку в виде электромагнита.

    Поворотный переключатель, называемый коммутатором, дважды за цикл меняет направление электрического тока, чтобы он протекал через якорь, так что полюса электромагнита толкаются и притягиваются к постоянным магнитам на внешней стороне двигателя. Когда полюса электромагнита якоря проходят через полюсы постоянных магнитов, коммутатор меняет полярность электромагнита якоря.В момент переключения полярности инерция поддерживает классический двигатель в нужном направлении. (См. Диаграммы ниже.)

    Простой электродвигатель постоянного тока. Когда катушка запитана, вокруг якоря создается магнитное поле. Левая сторона якоря отодвигается от левого магнита и тянется вправо, вызывая вращение.

    Якорь продолжает вращаться.

    Когда якорь становится выровненным по горизонтали, коммутатор меняет направление тока через катушку, меняя местами магнитное поле.Затем процесс повторяется.

    Электродвигатель постоянного тока с возбуждением от возбуждения []

    Постоянные магниты на внешней стороне (статоре) двигателя постоянного тока могут быть заменены электромагнитами. Изменяя ток возбуждения, можно изменять соотношение скорость / крутящий момент двигателя. Обычно обмотка возбуждения размещается последовательно (последовательно намотанная) с обмоткой якоря для получения низкоскоростного двигателя с высоким крутящим моментом, параллельно (параллельная обмотка) с якорем для получения высокоскоростного двигателя с низким крутящим моментом или для частичной обмотки. параллельно и частично последовательно (составная намотка) для баланса, обеспечивающего стабильную скорость в диапазоне нагрузок.Дальнейшее уменьшение тока возбуждения возможно для получения даже более высокой скорости, но, соответственно, более низкого крутящего момента, что называется режимом «слабого поля».

    Регулятор скорости []

    Вообще говоря, скорость вращения двигателя постоянного тока пропорциональна приложенному к нему напряжению, а крутящий момент пропорционален току. Регулировка скорости может быть достигнута с помощью регулируемых выводов аккумуляторной батареи, переменного напряжения питания, резисторов или электронного управления. Направление двигателя постоянного тока с обмоткой возбуждения можно изменить, поменяв местами подключения возбуждения или якоря, но не то и другое вместе, это обычно делается с помощью специального набора контакторов (контакторов направления).

    Эффективное напряжение можно изменять, вставляя последовательный резистор или используя переключающее устройство с электронным управлением, состоящее из тиристоров, транзисторов или, исторически, ртутных дуговых выпрямителей. В цепи, известной как прерыватель, среднее напряжение, приложенное к двигателю, изменяется путем очень быстрого переключения напряжения питания. Поскольку соотношение «включено» и «выключено» изменяется для изменения среднего приложенного напряжения, скорость двигателя изменяется. Быстрое переключение требует меньше энергии, чем последовательные резисторы.Выходные фильтры сглаживают среднее напряжение, подаваемое на двигатель, и уменьшают шум двигателя.

    Поскольку двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой развивает максимальный крутящий момент на низкой скорости, он часто используется в тяговых устройствах, таких как электровозы и трамваи.

    Универсальные двигатели []

    Вариантом электродвигателя постоянного тока с обмоткой является универсальный электродвигатель . Название происходит от того факта, что он может использовать переменный или постоянный ток питания, хотя на практике они почти всегда используются с источниками переменного тока.Принцип заключается в том, что в двигателе постоянного тока с обмоткой поля ток как в поле, так и в якоре (и, следовательно, результирующие магнитные поля) будут чередоваться (обратная полярность) в одно и то же время, и, следовательно, генерируемая механическая сила всегда одинакова. На практике двигатель должен быть специально спроектирован для работы с переменным током (необходимо учитывать импеданс), и получаемый в результате двигатель обычно менее эффективен, чем эквивалентный чистый двигатель DC . Максимальная мощность универсальных двигателей ограничена, и двигатели мощностью более одного киловатта редко работают на промышленной частоте.

    Преимущество универсального двигателя заключается в том, что источники питания переменного тока могут использоваться на двигателях, которые имеют типичные характеристики двигателей постоянного тока, в частности, высокий пусковой момент и очень компактную конструкцию, если используются высокие скорости вращения. Отрицательный аспект — проблемы с обслуживанием и коротким сроком службы, вызванные коммутатором. В результате такие двигатели обычно используются в устройствах переменного тока, таких как миксеры для пищевых продуктов и электроинструменты, которые используются только с перерывами. Непрерывное управление скоростью универсального двигателя, работающего на переменном токе, очень легко достигается с помощью тиристорной схемы, в то время как ступенчатое регулирование скорости может осуществляться с помощью нескольких отводов на катушке возбуждения.Бытовые блендеры, рекламирующие множество скоростей, часто сочетают в себе катушку возбуждения с несколькими ответвлениями и диод, который может быть вставлен последовательно с двигателем (в результате чего двигатель работает на полуволновом постоянном токе с половиной среднеквадратичного напряжения линии питания переменного тока).

    В отличие от двигателей переменного тока, универсальные двигатели могут легко превысить один оборот за цикл сетевого тока. Это делает их полезными для таких приборов, как блендеры, пылесосы и фены, где требуется высокая скорость работы. Моторы многих пылесосов и триммеров для сорняков превышают 10 000 об / мин, Dremel и другие подобные миниатюрные шлифовальные машины часто превышают 30 000 об / мин.Универсальный двигатель, которому разрешено работать без механической нагрузки, будет превышать скорость, что может привести к его повреждению.

    Из-за очень низкой стоимости полупроводниковых выпрямителей в некоторых приложениях, где раньше использовался универсальный двигатель, теперь используется чистый двигатель постоянного тока, обычно с полем постоянного магнита. Это особенно верно, если полупроводниковая схема также используется для регулирования скорости.

    Преимущества универсального двигателя и распределения переменного тока сделали установку низкочастотной системы распределения тягового тока экономичной для некоторых железнодорожных сооружений.

    Двигатели переменного тока []

    Типичный двигатель переменного тока состоит из двух частей:

    1. Внешний неподвижный статор с катушками, на которые подается переменный ток для создания вращающегося магнитного поля, и;
    2. Внутренний ротор, прикрепленный к выходному валу, которому крутящий момент создает крутящий момент.

    В зависимости от типа используемого ротора существует два основных типа двигателей переменного тока:

    • Синхронный двигатель, который вращается точно с частотой питающей сети или долей частоты питающей сети, и;
    • Асинхронный двигатель, который вращается немного медленнее и обычно (хотя и не всегда) имеет форму двигателя с короткозамкнутым ротором.

    Принцип вращающегося магнитного поля, который обычно приписывают Николе Тесле в 1882 году или около того, использовался такими учеными, как Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл в 1820-х годах. Тесла, однако, использовал этот принцип для разработки уникального двухфазного асинхронного двигателя в 1883 году. Майкл фон Доливо-Добровльски изобрел первый современный трехфазный «ротор с клеткой» в 1890 году. Введение двигателя с 1888 года и далее положило начало тому, что известно. как Вторая промышленная революция, сделавшая возможным эффективное производство и распределение электроэнергии на большие расстояния с использованием системы передачи переменного тока, также изобретение Теслы (1888 г.) [4].Первая успешная коммерческая трехфазная система генерации и передачи на большие расстояния была спроектирована Альмерианом Декером в Милл-Крик № 1 [5] в Редлендс, Калифорния. [6]

    Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока []

    Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока мощностью 1 л.с. (750 Вт) и 25 Вт с небольшими двигателями от проигрывателя компакт-дисков, игрушек и привода считывателя компакт-дисков и DVD-дисков. используется фазный (или многофазный) асинхронный двигатель переменного тока.Разность фаз между тремя фазами многофазного источника питания создает вращающееся электромагнитное поле в двигателе.

    Посредством электромагнитной индукции вращающееся магнитное поле индуцирует ток в проводниках в роторе, который, в свою очередь, создает уравновешивающее магнитное поле, которое заставляет ротор вращаться в направлении вращения поля. Ротор всегда должен вращаться медленнее, чем вращающееся магнитное поле, создаваемое многофазным источником питания; в противном случае в роторе не будет создаваться уравновешивающее поле.

    Асинхронные двигатели являются «рабочими лошадками» промышленности, и двигатели мощностью до 500 кВт производятся в строго стандартизированных типоразмерах, что делает их практически полностью взаимозаменяемыми между производителями (хотя стандартные размеры в Европе и Северной Америке различаются). Очень большие синхронные двигатели производятся мощностью до десятков тысяч киловатт для трубопроводных компрессоров и приводов в аэродинамической трубе.

    В асинхронных двигателях используются два типа роторов.

    Роторы с короткозамкнутым ротором: В большинстве двигателей переменного тока используется ротор с короткозамкнутым ротором, который можно найти практически во всех бытовых и легких промышленных двигателях переменного тока.Беличья клетка получила свое название от своей формы — кольца на обоих концах якоря с стержнями, соединяющими кольца по длине ротора. Обычно это литой алюминий, залитый между железными пластинами ротора, и обычно видны только концевые кольца. Подавляющее большинство токов ротора будет проходить через стержни, а не через ламинаты с более высоким сопротивлением и обычно покрытые лаком. Очень низкие напряжения при очень высоких токах типичны для шин и колец; В высокоэффективных двигателях часто используется литая медь для уменьшения сопротивления ротора.

    В работе двигатель с короткозамкнутым ротором можно рассматривать как трансформатор с вращающейся вторичной обмоткой — когда ротор не вращается синхронно с магнитным полем, индуцируются большие токи ротора; большие токи ротора намагничивают ротор и взаимодействуют с магнитными полями статора, чтобы синхронизировать ротор с полем статора. Двигатель с короткозамкнутым ротором без нагрузки на синхронной скорости будет потреблять электроэнергию только для поддержания скорости ротора с учетом потерь на трение и сопротивление; по мере увеличения механической нагрузки будет увеличиваться и электрическая нагрузка — электрическая нагрузка по своей природе связана с механической нагрузкой.Это похоже на трансформатор, где электрическая нагрузка первичной обмотки связана с электрической нагрузкой вторичной обмотки.

    Вот почему, например, двигатель вентилятора с короткозамкнутым ротором может приглушать свет в доме при запуске, но не приглушает свет, когда его вентиляторный ремень (и, следовательно, механическая нагрузка) снимается. Кроме того, заклинивший двигатель с короткозамкнутым ротором (перегруженный или с заклинившим валом) будет потреблять ток, ограниченный только сопротивлением цепи, при попытке запуска; результатом будет перегрев и выход из строя.

    Распространенным типом двигателей с короткозамкнутым ротором является двигатель с экранированными полюсами, который используется в большинстве недорогих систем с низким уровнем шума и крутящего момента, таких как вентиляторы. Двигатели с экранированными полюсами по своей природе неэффективны, и в большинстве из них предусмотрена защита по сопротивлению для ограничения тока при остановке. За исключением двигателей с экранированными полюсами, большинство двигателей с короткозамкнутым ротором чрезвычайно эффективны.

    Практически каждая стиральная машина, посудомоечная машина, отдельный вентилятор, проигрыватель и т. Д. Использует какой-либо вариант двигателя с короткозамкнутым ротором.

    Ротор с обмоткой: Альтернативная конструкция, называемая ротором с обмоткой, используется, когда требуется регулировка скорости. В этом случае ротор имеет такое же количество полюсов, что и статор, а обмотки выполнены из проволоки, соединенной с контактными кольцами на валу. Угольные щетки подключают контактные кольца к внешнему контроллеру, например, к переменному резистору, который позволяет изменять скорость скольжения двигателя. В некоторых мощных приводах с регулируемой скоростью вращения ротора энергия частоты скольжения улавливается, выпрямляется и возвращается в источник питания через инвертор.

    По сравнению с роторами с короткозамкнутым ротором, двигатели с фазным ротором дороги и требуют обслуживания контактных колец и щеток, но они были стандартной формой для регулирования скорости до появления компактных силовых электронных устройств. Транзисторные инверторы с частотно-регулируемым приводом теперь можно использовать для управления скоростью, а двигатели с фазным ротором становятся все реже. (Транзисторные инверторные приводы также позволяют использовать более эффективные трехфазные двигатели, когда доступен только однофазный сетевой ток.)

    Используются несколько способов запуска многофазного двигателя. Там, где допустимы большой пусковой ток и высокий пусковой момент, двигатель можно запустить через линию, подав полное линейное напряжение на клеммы. Если необходимо ограничить пусковой пусковой ток (если мощность двигателя больше, чем у источника питания при коротком замыкании), используется пуск с пониженным напряжением с использованием последовательных катушек индуктивности, автотрансформатора, тиристоров или других устройств. Иногда используется метод пуска со звезды на треугольник, когда катушки двигателя сначала соединяются звездой для ускорения нагрузки, а затем переключаются на треугольник, когда нагрузка достигает скорости.Транзисторные приводы могут напрямую изменять приложенное напряжение в зависимости от пусковых характеристик двигателя и нагрузки.

    Этот тип двигателя становится все более распространенным в тяговых приложениях, таких как локомотивы, где он известен как асинхронный тяговый двигатель.

    Скорость двигателя переменного тока определяется в первую очередь частотой источника переменного тока и количеством полюсов в обмотке статора в соответствии с соотношением:

    где

    Н с = Синхронная скорость, в оборотах в минуту
    F = частота переменного тока
    p = Число полюсов на фазную обмотку

    Фактическая частота вращения асинхронного двигателя будет меньше этой расчетной синхронной скорости на величину, известную как скольжение , которая увеличивается с создаваемым крутящим моментом.Без нагрузки скорость будет очень близка к синхронной. При нагрузке стандартные двигатели имеют скольжение 2-3%, специальные двигатели могут иметь скольжение до 7%, а класс двигателей, известный как моментные двигатели , рассчитан на работу при 100% скольжении (0 об / мин / полный останов).

    Скольжение двигателя переменного тока рассчитывается по:

    где

    N r = Скорость вращения в оборотах в минуту.
    S = Нормализованное скольжение, от 0 до 1.

    В качестве примера типичный четырехполюсный двигатель, работающий на частоте 60 Гц, может иметь номинальное значение на паспортной табличке 1725 об / мин при полной нагрузке, в то время как его расчетная скорость равна 1800.

    Скорость в этом типе двигателя традиционно изменялась за счет наличия дополнительных наборов катушек или полюсов в двигателе, которые можно включать и выключать для изменения скорости вращения магнитного поля. Однако развитие силовой электроники означает, что частота источника питания теперь также может быть изменена, чтобы обеспечить более плавное управление скоростью двигателя.

    Трехфазные синхронные двигатели переменного тока []

    Если соединения с обмотками ротора трехфазного двигателя сняты на контактных кольцах и пропустить отдельный ток возбуждения для создания непрерывного магнитного поля (или если ротор состоит из постоянного магнита), результат называется синхронным. двигатель, потому что ротор будет вращаться синхронно с вращающимся магнитным полем, создаваемым многофазным источником питания.

    Синхронный двигатель также может использоваться в качестве генератора переменного тока.

    В настоящее время синхронные двигатели часто приводятся в действие транзисторными преобразователями частоты. Это значительно облегчает запуск массивного ротора большого синхронного двигателя. Они также могут запускаться как асинхронные двигатели с использованием обмотки с короткозамкнутым ротором, которая имеет общий ротор: как только двигатель достигает синхронной скорости, в обмотке с короткозамкнутым ротором не индуцируется ток, поэтому он мало влияет на синхронную работу двигателя. помимо стабилизации скорости двигателя при изменении нагрузки.

    Синхронные двигатели иногда используются в качестве тяговых двигателей; TGV может быть самым известным примером такого использования.

    Однофазные асинхронные двигатели переменного тока []

    Обычным однофазным двигателем является двигатель с расщепленными полюсами, который используется в устройствах, требующих низкого крутящего момента, таких как электрические вентиляторы или другие небольшие бытовые приборы. В этом двигателе небольшие одновитковые медные «затеняющие катушки» создают движущееся магнитное поле. Часть каждого полюса окружена медной катушкой или лентой; индуцированный ток в перемычке противодействует изменению потока через катушку (закон Ленца), так что максимальная напряженность поля перемещается через поверхность полюса в каждом цикле.

    Другой распространенный однофазный двигатель переменного тока — это асинхронный двигатель с расщепленной фазой, обычно используемый в основных устройствах, таких как стиральные машины и сушилки для одежды. По сравнению с двигателями с экранированными полюсами эти двигатели, как правило, могут обеспечивать гораздо больший пусковой крутящий момент за счет использования специальной пусковой обмотки в сочетании с центробежным переключателем.

    В двигателе с расщепленной фазой пусковая обмотка спроектирована с более высоким сопротивлением, чем рабочая обмотка. Это создает цепь LR, которая немного сдвигает фазу тока в пусковой обмотке.Когда двигатель запускается, пусковая обмотка подключается к источнику питания через набор подпружиненных контактов, на которые нажимает еще не вращающийся центробежный переключатель. Пусковая обмотка намотана с меньшим количеством витков провода меньшего диаметра, чем основная обмотка, поэтому она имеет меньшую индуктивность (L) и более высокое сопротивление (R). Более низкое отношение L / R создает небольшой фазовый сдвиг, не более примерно 30 градусов, между потоком, обусловленным основной обмоткой, и потоком пусковой обмотки. Начальное направление вращения можно изменить на противоположное, просто поменяв местами соединения пусковой обмотки относительно работающей обмотки.

    Фаза магнитного поля в этой пусковой обмотке смещена по сравнению с фазой сетевого питания, что позволяет создать движущееся магнитное поле, которое запускает двигатель. Когда двигатель достигает скорости, близкой к расчетной, срабатывает центробежный переключатель, размыкая контакты и отсоединяя пусковую обмотку от источника питания. Тогда двигатель работает только на ходовой обмотке. Пусковую обмотку необходимо отключить, так как это приведет к увеличению потерь в двигателе.

    В конденсаторном пусковом двигателе пусковой конденсатор вставлен последовательно с пусковой обмоткой, создавая LC-цепь, способную к гораздо большему фазовому сдвигу (и, следовательно, гораздо большему пусковому крутящему моменту). Конденсатор, естественно, увеличивает стоимость таких двигателей.

    Другой вариант — двигатель с постоянным разделенным конденсатором (PSC). Этот двигатель работает аналогично двигателю с конденсаторным пуском, описанному выше, но здесь нет переключателя центробежного пуска, а вторая обмотка постоянно подключена к источнику питания.Двигатели PSC часто используются в кондиционерах, вентиляторах и воздуходувках, а также в других случаях, когда требуется регулируемая скорость. Изменяя ответвления на ходовой обмотке, но сохраняя постоянную нагрузку, двигатель можно заставить работать с разными скоростями.

    Однофазные синхронные двигатели переменного тока []

    Небольшие однофазные двигатели переменного тока также могут быть спроектированы с намагниченными роторами (или несколькими вариантами этой идеи). Роторы в этих двигателях не требуют индуцированного тока, поэтому они не скользят назад против частоты сети.Вместо этого они вращаются синхронно с частотой сети. Из-за высокой точности скорости такие двигатели обычно используются для питания механических часов, проигрывателей виниловых дисков и ленточных накопителей; раньше они также широко использовались в приборах точного времени, таких как ленточные самописцы или механизмы привода телескопов. Синхронный двигатель с расщепленными полюсами — это одна из версий.

    Поскольку инерция затрудняет мгновенный разгон ротора с остановленной до синхронной скорости, этим двигателям обычно требуется какая-то специальная функция для запуска.В различных конструкциях используется небольшой асинхронный двигатель (который может использовать те же катушки возбуждения и ротор, что и синхронный двигатель) или очень легкий ротор с односторонним механизмом (чтобы гарантировать, что ротор запускается в «прямом» направлении).

    Шаговые двигатели []

    Основная статья: Шаговый двигатель

    По конструкции тесно связаны с трехфазными синхронными двигателями переменного тока шаговые двигатели, в которых внутренний ротор, содержащий постоянные магниты или большой железный сердечник с выступающими полюсами, управляется набором внешних магнитов. которые переключаются электронным способом.Шаговый двигатель также можно рассматривать как нечто среднее между электродвигателем постоянного тока и соленоидом. Поскольку каждая катушка поочередно получает питание, ротор выравнивается с магнитным полем, создаваемым обмоткой возбуждения под напряжением. В отличие от синхронного двигателя, при его применении двигатель не может вращаться непрерывно; вместо этого он «шагает» от одного положения к другому, когда обмотки возбуждения последовательно включаются и отключаются. В зависимости от последовательности ротор может вращаться вперед или назад.

    Простые драйверы шаговых двигателей полностью включают или полностью обесточивают обмотки возбуждения, приводя ротор к «зубчатой ​​передаче» в ограниченное количество положений; более сложные драйверы могут пропорционально регулировать мощность обмоток возбуждения, позволяя роторам располагаться «между» точками «шестеренки» и, таким образом, вращаться чрезвычайно плавно.Шаговые двигатели с компьютерным управлением — одна из самых универсальных форм систем позиционирования, особенно когда они являются частью цифровой системы с сервоуправлением.

    Бесщеточные двигатели постоянного тока []

    Основная статья: Бесщеточный электродвигатель постоянного тока

    Многие ограничения классического коллекторного электродвигателя постоянного тока связаны с необходимостью прижимания щеток к коммутатору. Это создает трение. На более высоких скоростях щеткам становится все труднее поддерживать контакт.Щетки могут отскакивать от неровностей на поверхности коллектора, создавая искры. Это ограничивает максимальную скорость машины. Плотность тока на единицу площади щеток ограничивает мощность двигателя. Неидеальный электрический контакт также вызывает электрические помехи. Щетки со временем изнашиваются и требуют замены, а сам коллектор подлежит износу и техническому обслуживанию. Сборка коммутатора на большой машине — дорогостоящий элемент, требующий точной сборки многих деталей.

    Эти проблемы устранены в бесщеточном двигателе.В этом двигателе механический «вращающийся переключатель» или узел коммутатора / щеточного устройства заменен внешним электронным переключателем, синхронизированным с положением двигателя. Бесщеточные двигатели обычно имеют КПД 85-90%, тогда как двигатели постоянного тока с щеточной передачей обычно на 10% менее эффективны.

    На полпути между обычными двигателями постоянного тока и шаговыми двигателями лежит область бесщеточных двигателей постоянного тока. Построенные аналогично шаговым двигателям, они часто используют внешний ротор с постоянным магнитом , три фазы управляющих катушек, одно или несколько устройств на эффекте Холла для определения положения ротора и соответствующую приводную электронику.Катушки активируются, одна фаза за другой, электроникой привода в соответствии с сигналами датчиков Холла. Фактически, они действуют как трехфазные синхронные двигатели, содержащие собственную электронику частотно-регулируемого привода.

    Бесщеточные двигатели постоянного тока обычно используются там, где требуется точное управление скоростью, в дисководах компьютеров или в видеомагнитофонах, шпинделях в приводах компакт-дисков, компакт-дисков (и т. Д.), А также в механизмах офисных изделий, таких как вентиляторы, лазерные принтеры и копировальные аппараты. .У них есть несколько преимуществ перед обычными моторами:

    • По сравнению с вентиляторами переменного тока, использующими двигатели с экранированными полюсами, они очень эффективны и работают намного холоднее, чем эквивалентные двигатели переменного тока. Такой холодный режим работы приводит к значительному увеличению срока службы подшипников вентилятора.
    • Без изнашиваемого коммутатора срок службы бесщеточного двигателя постоянного тока может быть значительно больше по сравнению с двигателем постоянного тока, использующим щетки и коммутатор. Коммутация также имеет тенденцию вызывать большое количество электрических и радиочастотных помех; без коммутатора или щеток бесщеточный двигатель может использоваться в электрически чувствительных устройствах, таких как звуковое оборудование или компьютеры.
    • Те же устройства на эффекте Холла, которые обеспечивают коммутацию, также могут обеспечивать удобный сигнал тахометра для приложений с замкнутым контуром (сервоуправлением). В вентиляторах сигнал тахометра может использоваться для получения сигнала «вентилятор исправен».
    • Двигатель можно легко синхронизировать с внутренними или внешними часами, что позволяет точно регулировать скорость.

    Современные бесщеточные двигатели постоянного тока имеют мощность от долей ватта до многих киловатт. В электромобилях используются более мощные бесщеточные двигатели мощностью до 100 кВт.Они также находят значительное применение в высокопроизводительных электрических моделях самолетов.

    Двигатели постоянного тока без сердечника []

    Двигатель постоянного тока без сердечника — это специализированная форма щеточного двигателя постоянного тока. Эти двигатели, оптимизированные для быстрого разгона, имеют ротор без железного сердечника. Ротор может иметь форму заполненного обмоткой цилиндра внутри магнитов статора, корзины, окружающей магниты статора, или плоского блина (возможно, сформированного на печатной монтажной плате), проходящего между верхним и нижним магнитами статора.Обмотки обычно стабилизируются путем пропитки эпоксидной смолой.

    Поскольку ротор намного легче по весу (массе), чем обычный ротор, сформированный из медных обмоток на стальных пластинах, ротор может ускоряться намного быстрее, часто достигая механической постоянной времени менее 1 мс. Это особенно верно, если в обмотках используется алюминий, а не более тяжелая медь. Но поскольку в роторе нет металлической массы, которая могла бы служить радиатором, даже небольшие двигатели без сердечника часто должны охлаждаться принудительным воздухом.

    Эти двигатели обычно использовались для привода приводов магнитных лентопротяжных устройств и до сих пор широко используются в высокопроизводительных системах с сервоуправлением.

    Линейные двигатели []

    Линейный двигатель — это, по сути, электродвигатель, который был «раскручен» так, что вместо создания крутящего момента (вращения) он создает линейную силу по всей своей длине, создавая бегущее электромагнитное поле.

    Линейные двигатели чаще всего представляют собой асинхронные двигатели или шаговые двигатели.Вы можете найти линейный двигатель в поезде на магнитной подушке (Transrapid), где поезд «летит» над землей.

    См. Также []

    Компоненты:

    • Центробежный переключатель
    • Коммутатор (электрический)
    • Контактное кольцо

    Ученые и инженеры:

    • Отто Блати
    • Томас Эдисон
    • Фрэнк Дж. Спраг
    • Никола Тесла
    • George Westinghouse

    Приложения:

    • Настольная пила
    • Электромобиль
    • Коррекция коэффициента мощности

    Другое:

    Внешние ссылки []

    Учебники []

    • Шейнфилд Д.J., Industrial Electronics for Engineers, Chemists and Technician, William Andrew Publishing, Norwich, NY, 2001. Самоучитель, в котором кратко рассматриваются электродвигатели, трансформаторы, регуляторы скорости, коды проводки и заземление, транзисторы, цифровые, и т.д. Легко читать и понимать, вплоть до элементарного уровня по каждому предмету, не подходящий справочник для технологов, уже работающих в любой из этих областей.
    • Fitzgerald / Kingsley / Kusko (Fitzgerald / Kingsley / Umans в более поздние годы), * Electric Machinery , классический текст для младших и старших студентов-электриков.Первоначально опубликовано в 1952 году, 6-е издание вышло в 2002 году. Авторы по-прежнему указаны как Фицджеральд / Кингсли / Уманс, хотя Фицджеральд и Кингсли сейчас скончались.
    • Б. Р. Пелли, «Тиристорные преобразователи с фазовым управлением и циклоконвертеры: работа, управление и производительность» (Нью-Йорк: Джон Вили, 1971).

    Список литературы []

    • Дональд Г. Финк и Х. Уэйн Бити, Стандартное руководство для инженеров-электриков, одиннадцатое издание , МакГроу-Хилл, Нью-Йорк, 1978, ISBN 007020974X.
    • Эдвин Дж. Хьюстон и Артур Кеннелли, Последние типы динамо-электрических машин , авторское право American Technical Book Company 1897, опубликовано P.F. Collier and Sons New York, 1902

    Электродвигатель — точка назначения

    Электродвигатель

    Определение

    Электродвигатель — это устройство, преобразующее электрическую энергию в механический крутящий момент. Другими словами, устройства, создающие вращающую силу, известны как двигатель.В некоторых приложениях, например, в транспортной отрасли с тяговыми двигателями, электродвигатели могут работать как в двигательном, так и в генераторном или тормозном режимах, чтобы также производить электрическую энергию из механической энергии.

    Принцип работы электродвигателя в основном зависит от взаимодействия магнитного и электрического поля. Электродвигатели в основном подразделяются на два типа. Это двигатель переменного тока и двигатель постоянного тока. Двигатель переменного тока принимает переменный ток в качестве входа, тогда как двигатель постоянного тока принимает постоянный ток.Самые большие из электродвигателей используются для приведения в движение судов, сжатия трубопроводов и гидроаккумулирующих устройств с номинальной мощностью до 100 мегаватт. Электродвигатели можно классифицировать по типу источника электроэнергии, внутренней конструкции, применению, типу выходной мощности и так далее.

    Электродвигатели также используются для создания линейной или вращательной силы, и их следует отличать от таких устройств, как магнитные соленоиды и громкоговорители, которые преобразуют электричество в движение, но не генерируют полезную механическую энергию, которые соответственно называются исполнительными механизмами и преобразователями.

    Принципы работы электродвигателей

    Электродвигатели работают на принципах электромагнетизма. Когда заряды неподвижны, они создают электрические поля. Но когда заряды движутся, они вместо этого создают магнитные поля. Например, ток в проводе создает собственное магнитное поле. Это то, что мы используем в электродвигателе для создания движения. Когда через провод пропускали ток, он вращался вокруг магнита, показывая, что ток вызывает близкое круговое магнитное поле вокруг провода.Этот двигатель часто демонстрируется в физических экспериментах, когда рассол заменяет токсичную ртуть. Хотя колесо Барлоу было ранним усовершенствованием этой демонстрации Фарадея, эти и подобные униполярные двигатели оставались непригодными для практического применения до конца века.

    Электродвигатель содержит катушку с проводом, которая создает магнитное поле, когда через него проходит электричество. Все вместе это называется электромагнитом. Оказывается, когда ток проходит через магнитное поле, заряды ощущают на себе магнитную силу под углом 90 градусов к направлению их движения.Из-за этого проволока в целом ощущает большую силу. И эта сила заставляет проволочную петлю двигаться; электрическая энергия превратилась в движение.

    Типы электродвигателей

    Среди четырех основных классификаций двигателей, упомянутых выше, двигатель постоянного тока, как следует из названия, является единственным, который приводится в действие постоянным током. Это самая примитивная версия электродвигателя, в которой вращающий момент создается за счет протекания тока через проводник внутри магнитного поля.Его работа зависит от основного принципа: когда проводник с током помещается в магнитное поле, на него действует сила и возникает крутящий момент. Электродвигатели постоянного тока подразделяются на два типа: электродвигатели с самовозбуждением и электродвигатели с независимым возбуждением.

    • Двигатель с раздельным возбуждением: Двигатель, в котором обмотка постоянного тока возбуждается отдельным источником постоянного тока, известен как двигатель постоянного тока с раздельным возбуждением. С помощью отдельного источника на обмотку якоря двигателя подается напряжение и создается магнитный поток.
    • Самовозбуждающийся двигатель: По подключению обмотки возбуждения самовозбуждающийся двигатель постоянного тока подразделяется на три типа. Это последовательные, параллельные и комбинированные двигатели постоянного тока.

    В электродвигателях переменного тока другого типа, где вращающееся магнитное поле перерезает проводники ротора, следовательно, в этих короткозамкнутых проводниках ротора индуцируется циркулирующий ток. Благодаря взаимодействию магнитного поля и этих циркулирующих токов ротор начинает вращаться и продолжает свое вращение.Он подразделяется на три типа; это асинхронный двигатель, синхронный двигатель, линейный двигатель.

    • Асинхронный двигатель: В этом двигателе используется явление электромагнитной индукции для преобразования электроэнергии в механическую. По конструкции ротора различают два типа асинхронных двигателей. А именно асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и асинхронный двигатель с фазной обмоткой.
    • Линейный двигатель: Двигатель, который создает линейную силу вместо силы вращения, известен как линейный двигатель.Этот двигатель имеет развернутые ротор и статор. Такой тип двигателя используется в раздвижных дверях и в приводах.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *