1. Типы электродвигателей. 1.1 Двигатели переменного тока: синхронные; асинхронные; коллекторные.
Нельзя сказать, что вечный двигатель уже изобретен упорными Кулибиными, но вот варианты электрических двигателей существуют с момента открытия явления электромагнитной индукции Майклом Фарадеем. А случилось это в девятнадцатом веке.https://sd-tehno.ru/
И вот с тех пор, невозможность существования без всякого рода машин – очевидна.
Электрические двигатели в разных вариантах прочно вошли в нашу жизнь, быт и окружили нас комфортным существованием, а, порой, и становятся для нас ангелами-хранителями нашего здоровья и жизней.
Независимо от конструкции, алгоритм устройства электрических двигателей одинаков – цилиндрическая проточка вмещает в себя вращающийся ротор, который заключен неподвижную обмотку или, как еще называют специалисты, — статоре. При вращении, ротор создает магнитное поле, которое приводит к отталкивание разнополярных плюсов от статора.
Для того, чтобы отталкивание происходило постоянно, необходима периодичная перекоммутация ротора (по этому принципу работают коллекторные электродвигатели), либо следует создать условия для вращающегося магнитного поля в самом статоре (принцип асинхронного трехфазного двигателя).
Матрица работы электрических двигателей – напряжение, оно то и определяет конструкцию двигателя в зависимости от собственных свойств: переменное напряжение или постоянное напряжение. В зависимости от категории напряжения, разделяют основные виды электродвигателей. О них мы сейчас и поговорим.
Наиболее распространены в нашей жизни следующие типы электродвигателей:
- Электродвигатели постоянного тока, имеющие якорь на постоянных магнитах.
- Электродвигатели постоянного тока, но уже имеющие якорь с обмоткой возбуждения.
- Двигатели переменного тока синхронного типа.
- Асинхронные двигатели переменного тока.
- Линейные асинхронные двигатели.
- Серводвигатели.
- Ролики с внутренними электродвигателями, совмещенные с редукторами – мотор-ролики.
- Вентильные двигатели.
Виды электрических двигателей переменного тока – синхронные двигатели – имеют частоту вращения ротора идентичную частоте вращения магнитного поля в воздушной прослойке – зазоре. Такие типы электрических двигателей – это сердце вентиляторов, насосов, и других приборов, которые должны работать с постоянной скоростью и имеют мощность от сотен киловатт.
Еще один вид электрических двигателей переменного тока – асинхронные. Частота вращения ротера здесь противоположна частоте вращения магнитного поля, созданного обмоткой статора. Асинхронные двигатели, в свою очередь, делятся на двигатели с короткозамкнутым ротором и фазным ротором, а статор, имеющий одинаковую конструкцию в обоих вариантах, может иметь различия в обмотке.
Асинхронные двигатели переменного тока – основополагающие преобразователи электроэнергии в механическую. В свою очередь, асинхронные двигатели делятся на однофазные, двухфазные и трехфазные. Чаще всего – с короткозамкнутым ротером.
Однофазный асинхронный электродвигатель, как уже понятно из названия, имеет в наличии только одну фазу – обмотку. Недостаток этого двигателя – он не может запуститься в работу самостоятельно.
Однофазным двигателям для начала процесса нужен стартовый толчок или включение дополнительной спусковой обмотки.
Соответственно, что принцип двухфазных и трехфазных двигателей – это две-три обмотки – фазы на статоре.
Двухфазные электродвигатели самодостаточны при запуске начала работы, однако имеют проблемы с реверсом.
Трехфазный – практически самый совершенный двигатель на сегодняшний день.
Коллекторные двигатели переменного тока, мощностью от двух килоВатт, применяют как для переменного, так и для постоянного тока, что является неоспоримым преимуществом для электрического двигателя всех типов.
Используют такие двигатели в тех случаях, когда требуется высокая частота вращения.
Они заметно выйгрышны на фоне остальных электродвигателей при пусковом моменте, который, в этом случае, пропорционален току, а не оборотам, что позволяет уменьшить нагрузку на электросеть при запуске и контролировать обороты.
Высокая скорость ротора, скоростной реверс, возможности генератора и тяги дает расширяет возможности использования коллекторных двигателей. Мало того, — простота установки или возможность устранения поломки, при наличии чертежей, — неоспоримый плюс для бытового использования.
Но все, как и медали, имеет две стороны. Вторая сторона панегириков работы коллекторных двигателей – их дороговизна и повышенный шум при работах.
Ликбез электрических двигателей постоянного тока. Еще в недалеком прошлом, этот тип двигателей был фаворитом, однако время идет, а наука не стоит на месте. И на сегодняшний день, двигатели такого типа практически полностью вытеснены электродвигателями асинхронного типа.
Причины банально просты – экономические затраты применения нижеупомянутого типа двигателей значительно ниже, чем электродвигателей постоянного тока.
Типы электродвигателей с постоянным током работают по принципу постоянного переключения обмоток ротора коллектором. Каждая обмотка – своего рода рамка с током, вращающаяся в магнитном поле. В электродвигателе находится несколько таких рамок, к каждой из которых, прилагается пластина в коллекторе по нему же и передается ток.
Устройство такого типа электродвигателя дает возможность работать от постоянного либо переменного напряжения.
Сфера применения видов электрических двигателей постоянного тока достаточно широка – они регулируют электроприводы с высокими динамическими и эксплуатационными показателями, а именно: равномерность вращения и высокие перезагрузочные способности. Самый простой пример бытового использования таких электродвигателей – электротранспорт.
Про коллекторные двигатели мы писали выше, но еще раз повторим, что коллекторные двигатели можно использовать и при переменном токе и постоянном, что очень удобно и практично, но не всегда бюджетно.
Что касается униполярных и биполярных электродвигателей постоянного тока… Униполярный двигатель подарил миру Питер Барлоу в 1824 году. Нашим современникам он больше известен как «колесо Барлоу».
Представляет собой такой двигатель два зубчатых колеса, расположенных на одной оси, которые вращаются благодаря взаимодействию тока с магнитным током постоянных магнитов. Направление вращения может изменяться при изменении контактов и расположения магнитных полюсов.
Работает такой вид электродвигателя на преобразование электрических импульсов в механические, носящие дискретный характер.
С таким видом электрических двигателей мы чаще всего сталкиваемся в канцелярской и офисной технике. Мал да удал – именно так можно сказать об униполярных электрических двигателях. Они действительно не очень большого размера, но достаточно продуктивны.
По своему устройству, униполярный отделено напоминает однофазный двигатель – их связывает одиночная обмотка в каждой фазе, а различие – наличие отвода от середины отводки. Именно это и позволяет менять направления вращения. Конструкция униполярного электродвигателя постоянного тока работает без коллектора в своей конструкции.
Где необходимы более высокие, мощные и быстрые характеристики, используют серводвигатели. Они предназначены для широкого спектра скоростей, гарантируют плавность хода, минимальную вибрацию и децибелы шума. Управляются серводвигатели при помощи преобразователя частоты – инвертора.
Вид серводвигателей высокотехнологичен и работает по принципу обратной связи. Это мощный электродвигатель со способностью набора очень большой скорости вращения вала, которая регулируется при помощи ПО. Серводвигатели – идеальные рабочие лошадки в поточном промышленном оборудовании и станках.
Помимо вышеописанных видов электрических двигателей, существуют линейные электродвигатели, работающие по принципу прямолинейного движения ротора и статора относительно друг друга. Такой электродвигатель исключает механическую передачу.
Синхронные электродвигатели – частота вращения ротера идентична частоте вращения магнитного поля в воздушной дельте. Такие двигатели входят в комплектацию вентиляторов, насосов и генераторов. Работают синхронные двигатели с постоянной скоростью.
Асинхронные электродвигатели имеют различные частоты вращений ротера и магнитного тока, создаваемого обмоткой сатора. При одинаковой конструкции сатора, асинхронные двигатели разделяют на два вида – с короткозамкнутымротором и фазным ротором.
Алгоритм устройства любого электрического двигателя идентичен и он не зависит от конструкции и технических характеристик агрегата: сатор (неподвижная обмотка), вращающийся ротор, продуцирующий магнитное поле и отталкивающийся своими полюсами от статора.
Виды взрывозащищенных электродвигателей
Взрывозащищенные электродвигатели составляют комплектующую деталь оборудования, которое используют при работе во взрывоопасных и легковоспламеняющихся условиях. Как правило, это область нефтепереработки, газовая и химическая промышленность.
Производят такие двигатели из максимально прочных материалов и оснащают взрывонепроницаемой оболочкой, которая надежно защищает электрические двигатели от механических, термических и прочих повреждений. Ремонт электродвигателей должен производиться в надежных сервисных центрах.
Самыми безопасными из такой категории электродвигателей считаются двигатели серии ВА, имеющие маркировочный индекс 1 ExdIIBT4х по ГОСТР 51330.0.
Маркировка буквой «d», характеризуются взрывозащищенные двигатели, оснащенные взрывозащитной оболочкой.
Маркировка «х» означает необходимость дополнительных мер при монтаже электродвигателя, которые уберегут агрегат от растягивания, скручивания и выпадения кабелей и вводов.
Электродвигатели
Подробности Категория: Электротехника В бытовой технике в основном применяют электродвигатели переменного тока двух видов: коллекторные (электробритва, швейная машина, пылесос, универсальная кухонная машина, электродрель и др.) и асинхронные (стиральная машина, холодильник).
Коллекторный электродвигатель является универсальным. Он может работать от постоянного и переменного токов. Принцип действия двигателя основан на взаимодействии проводника (якоря) с электрическим током и магнитным полем, создаваемым электромагнитом (индуктором).
Механическая сила, возникающая при таком взаимодействии, заставляет вращаться якорь (ротор). Направление движения проводника с током определяется по правилу левой руки. Электрический двигатель с вращающимся валом был впервые сконструирован в 1834 г. русским физиком Б.С. Якоби (1801-1874).На рисунке ниже показано устройство коллекторного двигателя.
Станина и сердечник электромагнита двигателя переменного тока выполнена из листов электротехнической стали для уменьшения потерь энергии на нагревание сердечника. У двигателя постоянного тока эти детали в основном делают сплошными. Обмотка возбуждения электромагнита в двигателях переменного тока включается последовательно с обмоткой якоря. При таком соединении весь ток якоря проходит по обмотке возбуждения, обеспечивая большой пусковой момент двигателя.
Асинхронный двигатель не имеет коллектора и щеток, следовательно, в нем не возникает искра.
Принцип работы асинхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля с токами, которые наводятся этим полем в проводниках короткозамкнутого ротора. По закону Ленца в проводниках наводится ток такого направления, что своим магнитным полем препятствует причине, его создающей, т.е.
тормозит вращающееся магнитное поле. Поскольку ротор укреплен в подшипниках, то он приходит в движение в направлении вращения поля. Скорость вращения ротора не совпадает со скоростью вращения магнитного поля статора, поэтому такие двигатели называются асинхронными.
Отставание вращения ротора относительно магнитного поля статора называется скольжением. Оно составляет 3-6%.При скорости вращения магнитного поля 3000 об/мин ротор вращается со скоростью 2800 об/мин.
Если в статор двигателя уложено шесть обмоток (две пары полюсов), то поле статора вращается со скоростью 1500 об/мин, а ротор — со скоростью 1400 об/мин.
На рисунке ниже изображен асинхронный двигатель в разобранном виде.
Конструктивно асинхронный двигатель, как и всякая электрическая машина, состоит из двух основных частей: неподвижной части — статора и вращающейся части — ротора.
Статор имеет три обмотки, расположенные на кольцевом сердечнике и смещенные в пространстве на 120°, а ротор имеет обмотку в виде многих короткозамкнутых витков, уложенных на цилиндрическом сердечнике. Обмотка ротора без сердечника похожа на беличье колесо и называется коротко-замкнутой или обмоткой беличьего колеса. Она представляет собой стержни, замкнутые по торцам кольцами.
Асинхронные двигатели просты по устройству, надежны в работе. Они применяются во всех отраслях народного хозяйства. Из общего количества электродвигателей, изготавливаемых заводами, асинхронные двигатели составляют примерно 95%.
К недостаткам этих двигателей относятся: 1) невозможность получить постоянное и точное число оборотов на валу; 2) при пуске имеют большой ток; 3) чувствительны к колебаниям напряжения в сети.
Квартирная электропроводка является однофазной. Поэтому для использования трехфазного асинхронного двигателя в домашних условиях необходимо подключать дополнительно конденсаторы. На рис. справа показано включение трехфазного двигателя в однофазную сеть.
Недостатком этого способа подключения трехфазных двигателей в однофазную сеть является использование дорогостоящих бумажных конденсаторов большой емкости. Так, на каждые 100 Вт мощности нужен конденсатор емкостью 10 мкФ, рассчитанный на напряжение 250-450 В.
Наряду с трехфазными асинхронными двигателями применяются однофазные асинхронные двигатели. Эти двигатели имеют на статоре две обмотки: рабочую и пусковую. Обмотки расположены под углом 90° относительно друг друга. При включении в сеть обмоток образуется вращающееся магнитное поле и короткозамкнутый ротор приходит во вращение так же, как у трехфазного асинхронного двигателя.
При этом появляется скольжение ротора и пусковая обмотка может быть отключена с помощью индукционного выключателя или специального реле.
Электродвигатели обладают большими преимуществами по сравнению с другими видами двигателей (паровыми, внутреннего сгорания): они экологичны—при работе не выделяют вредных газов, дыма или пара; экономичны — для них не нужен запас топлива и воды; их легко установить в любом доступном месте (на стене, под полом трамвая, троллейбуса, в корпусе игрушки и т. д.).
Для нужд народного хозяйства промышленность выпускает большое количество разнообразных электродвигателей: от миниатюрных, например для игрушек и моделей, до двигателей огромных размеров — для кораблей, электровозов. Электродвигатели различаются не только размерами, но и назначением, конструкцией, частотой вращения ротора.
На электротехнических предприятиях изготовлением электродвигателей занимаются рабочие разных профессий. Намотку катушек статора и ротора, соединение отдельных их частей осуществляют электромонтеры-обмотчики. Собирают электродвигатели слесари-сборщики. Они должны владеть навыками выполнения не только электромонтажных, но и слесарных работ.
Danfoss Drives
Электродвигатель – устройство для преобразования электроэнергии во вращательное движение вращающейся части электрической машины.
Преобразование энергии в двигателях происходит за счет взаимодействия магнитных полей обмоток статора и ротора.
Эти электрические машины широко используются во всех отраслях промышленности, в качестве привода электротранспорта и инструментов, в системах автоматизации, бытовой техники и так далее.
Существует множество видов электродвигателей, различающихся по принципу действия, конструкции, исполнению и другим признакам. Рассмотрим основные типы этих электрических машин.
По принципу действия различают магнитоэлектрические и гистерезисные электрические машины. Несмотря на простоту конструкции, высокий пусковой момент, последние не получили широкого распространения. Эти электродвигатели имеют высокую цену, низкий коэффициент мощности, ограничивающие их применение. Подавляющее большинство выпускаемых электродвигателей – магнитоэлектрические.
По типу напряжения питания различают:
- Электродвигатели постоянного тока.
- Двигатели переменного тока.
- Универсальные электрические машины.
По конструкции различают электродвигатели с горизонтально и вертикально расположенным валом. Кроме того, электрические машины классифицируют по назначению, климатическому исполнению, степени защиты от попадания влаги и посторонних предметов, мощности и другим параметрам.
