30Апр

Электродвигатель виды: типы, устройство, принцип работы, параметры, производители

Содержание

Какие бывают виды электродвигателей переменного тока

Содержание

  1. Выбор двигателя
  2. Асинхронные двигатели
  3. Синхронные двигатели
  4. Заключение

Как разработать двигательную установку? Для проектирования системы любого типа имеет значение кинематическая схема и эксплуатационные условия, указанные в задании. Записав требуемые технические данные, приступают к кинематическому расчету, который является исходным для силового и энергетического расчета, как отдельных механизмов, так и всей системы. Чтобы к установке правильно подобрать электрический двигатель надо понимать из чего можно выбрать. Поэтому ниже рассмотрим какими они бывают.

Выбор двигателя

Выбор электродвигателя того или иного типа осуществляется на основе технических расчетов, которые выполняются в установленной последовательности:

  • расчет мощности и ориентировочный выбор агрегата;
  • проверка мотора по пусковым параметрам, перегрузке и нагреву.

Требуемая мощность, скорость и другие параметры определяются на основании исходных данных – рабочих характеристик машины. Значения КПД отдельных узлов кинематической цепи должны соответствовать приведенным данным справочных таблиц.

В зависимости от принципа работы существуют следующие типы электродвигателей:

  1. асинхронники,
  2. синхронники.

Любой тип может быть одно-, двух- или трёхфазным. Трехфазные моторы составляют около 70% двигательной техники в промышленности. Однофазные также очень широко применяются в индустрии и составляют около 10-15% моторов.

Асинхронные двигатели

В асинхронных агрегатах весь процесс опирается на небольшую разницу в скорости между магнитными полями статора и ротора, вызывающую ток в обмотке ротора. Расчет мощности и предварительный выбор мотора производится по эквивалентному моменту сопротивления и частоте. Асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым и фазным ротором, как показано на структурной схеме.

Все основные параметры (обмотка, пазы статора) асинхронного мотора имеют соответствующие соотношения. Определиться с выбором техники помогают предварительный и проверочный расчёт основных параметров.

Однофазные асинхронные моторы бывают бытового назначения, потребляемая мощность их обычно невелика. К ним относятся:

  • вентиляторы,
  • кондиционеры,
  • стиральные машины,
  • компрессоры холодильников,
  • водяные насосы.

Трехфазные асинхронные двигатели используются там, где необходимо большое количество электроэнергии, например, в стартерах, гидравлических насосах. Приводы переменного тока становятся все популярнее с каждым годом.

Синхронные двигатели

Расчет начальных условий для синхронных двигателей здесь не особенно важен, потому что процесс эксплуатации не основан на скольжении и индукции. Синхронные двигатели бывают:

  • с электромагнитным возбуждением;
  • с постоянными магнитами;
  • реактивные, гистерезисные.

Однофазные синхронные электродвигатели являются распространенными источниками питания для работы электрических часов и другого мелкого высокоточного оборудования. Они требуют применения некоторого вспомогательного метода, чтобы довести их до синхронной скорости, то есть, чтобы запустить их. Обычно пусковая обмотка состоит из вспомогательной обмотки статора.

Работа трехфазных синхронных электродвигателей при постоянной синхронной скорости чаще используется для работы в системах синхронизатора.

Электродвигатели переменного тока различаются в зависимости:

  • от скорости работы – постоянной, переменной и регулируемой;
  • от конструктивных особенностей, то есть могут быть открытыми, полузакрытыми, вентилируемыми и т.д.

Если говорить про другие виды электродвигателей переменного тока, выпускаемые современной промышленностью, то, несмотря на широкое разнообразие, все они относятся к механически коммутируемым машинам, в которых скорость зависит от напряжения и соединения обмоток.

Заключение

Электродвигатели и приводы широко применяются в различных сферах. Электромоторы переменного тока являются надёжными, недорогими, обладают хорошими эксплуатационными качествами. Низковольтные приводы переменного тока имеют прекрасную репутацию, а количество установленных и эксплуатируемых приводов исчисляется уже на сотни. Способ управления машинами с помощью привода обладает достоинствами с точки зрения экономии энергии и совершенствования технологических процессов.

 

Виды электродвигателей: устройство и принцип работы

Электродвигатель это устройство преобразующее энергию электричества в механическую энергию. Электродвигатели получили широкое распространение, практически во всех сферах повседневной жизни. Прежде чем рассматривать виды электродвигателей, следует кратко остановиться на принципе их работы. Все действие происходит согласно закона Ампера, когда вокруг проволоки, где протекает электрический ток, образуется магнитное поле. При вращении этой проволоки внутри магнита, каждая ее сторона будет поочередно притягиваться к полюсам. Таким образом, будет происходить вращение проволочной петли.

Содержание

Электродвигатели переменного тока

Электродвигатели разделяются между собой, в зависимости от применяемого тока, который может быть переменным или постоянным. Особенностью переменного тока является смена его направления определенное количество раз в течение секунды. Как правило, используется переменный ток с частотой в 50 герц.

При подключении, ток вначале начинает протекать в одном направлении, а, затем, его направление полностью изменяется. Таким образом, стороны петли, получая толчок, притягиваются поочередно к различным полюсам. То есть, фактически, происходит их упорядоченное притягивание и отталкивание. Поэтому, при изменении направления, будет происходить вращение проволочной петли вокруг своей оси. С помощью этих круговых движений происходит преобразование энергии из электрической в механическую.

Двигатели переменного тока имеют множество конструкций и представлены самыми разнообразными моделями. Это позволяет широко использовать их не только в промышленности, но и в быту.

Электродвигатели постоянного тока

Первыми изобретенными двигателями были все-таки устройства постоянного тока. Переменный ток в это время был еще неизвестен. В отличие от переменного, движение постоянного тока осуществляется всегда в одном направлении. Вращение ротора прекращается после того, как произойдет оборот на 90 градусов. Направление магнитного поля совпадает в направлением электротока.

Поэтому, металлическое кольцо, подключенное к источнику постоянного тока, разрезается на две части и носит название кольцевого коммутатора. В начале вращения, протекание тока происходит по первой стороне коммутатора и по проводам. Электроток, протекающий по проволочной петле, создает в ней магнитное поле. При дальнейшем вращении петли, происходит и вращение коммутатора. После прохождения кольцом пустого пространства, происходит его переход на другую часть коммутатора. Далее, происходит эффект переменного электротока, благодаря которому вращение петли продолжается.

Все электродвигатели постоянного тока применяются совместно с устройствами переменного тока на производстве и транспорте.

Классификация электродвигателей

Типы электродвигателей и их сравнение

Обзор двигателей переменного и постоянного тока

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

Электродвигатель с постоянными магнитами

Уменьшение магнитного материала СДПМ

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

Асинхронный двигатель и асинхронный двигатель

Надежные и экономичные электродвигатели

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

Синхронный реактивный двигатель

Недорогая альтернатива PMSM

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

Видео обо всех типах электродвигателей

Играйте видео о видео о типах электродвигателей

Отдельно возбужденные синхронный мотор

Увеличение скорости внешних синхронных моторов

Внешнее возбуждаемое синхронные моторы (SESM) в роторе не постоянные магниты, а медные обмотки, создающие поле ротора. Таким образом, магнитное поле ротора можно регулировать уровнем тока. Недостатком является дополнительная электроника, необходимая для тока ротора, а также щеточная система для соединения ротора с электроникой. Мы помогаем вам увеличить максимальную скорость машин с внешним возбуждением, чтобы улучшить их удельную мощность.

Их работа и применение [PDF]

В этой статье вы узнаете, какие существуют различных типов электродвигателей?   Их работа и приложения объясняются  Картинки .

Кроме того, вы также можете загрузить PDF-файл  этой статьи в конце.

Что такое электродвигатель?

Электродвигатель определяется как машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Обычно двигатели приводятся в действие взаимодействием между магнитным полем и электрическим током в обмотке катушки. Благодаря этому он создает силу в виде крутящего момента, приложенного к валу двигателя.

Электродвигатели в основном питаются от источников постоянного тока, таких как батареи или выпрямители, и/или от источников переменного тока, таких как электрические сети, инверторы или электрические генераторы. Двигатели можно классифицировать по таким соображениям, как тип источника питания, конструкция, применение и тип выходной скорости.

Некоторые типы электродвигателей различаются по способу расположения проводников и поля. Кроме того, он определяет, какой механический выходной крутящий момент, скорость и положение можно использовать.

Современные типы электродвигателей могут обеспечить удобную механическую мощность для промышленного использования. Промышленное применение включает вентиляторы, воздуходувки и насосы, станки, транспортные средства и дисковые приводы. В электрических часах используются моторы небольшого размера. Большинство основных типов рассмотрено ниже.

Читайте также: Сколько существует типов электрических цепей?

Types of Electric Motors

Following are the types of electric motors which are described below:

  1. DC Motor
  2. Shunt motor
  3. Separately excited motor
  4. Series motor
  5. Compound motor
  6. PDMC motor
  7. AC Motor
  8. Асинхронный двигатель
  9. Однофазный асинхронный двигатель
  10. Трехфазный асинхронный двигатель
  11. Синхронный двигатель
  12. Шаговый двигатель
  13. Бесщеточный двигатель
  14. Универсальный двигатель
  15. Гистерезисный двигатель
  16. Реактивный двигатель
  17. Линейный двигатель

#1 Двигатель постоянного тока энергию в механическую энергию.

Это означает, что входная электрическая энергия представляет собой постоянный ток, который преобразуется в механическое вращение. Наиболее распространенные типы двигателей постоянного тока зависят от сил, создаваемых магнитным полем.

Когда создается магнитное поле, проводник с током получает крутящий момент и развивает направление движения. Почти все двигатели постоянного тока имеют внутренний механизм, электромеханический или электронный, который периодически меняет направление тока в двигателе. Эти двигатели различаются по размеру и используются в игрушках, электромобилях, лифтах, подъемниках и сталепрокатных станах.

Шунтирующий двигатель №2

Это тип двигателя постоянного тока, в котором обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря двигателя. За счет этого обе обмотки двигателя будут находиться под одним и тем же напряжением питания, и он будет поддерживать индуктивный режим скорости при любом типе нагрузки.

При каждом включении двигателя постоянного тока ток протекает как через статор, так и через ротор. Это создает два поля, то есть полюс и якорь. Шунтовые двигатели обычно имеют низкий пусковой момент и работают с постоянной скоростью. Этот тип двигателя используется в центробежных насосах, лифтах, токарных станках, конвейерах, прядильных машинах и т. д.

#3 Двигатель с независимым возбуждением

Как следует из названия, в этом типе двигателя основное питание подается отдельно на якорь. и обмотка возбуждения. Преимущество использования этого двигателя состоит в том, что ток от якоря не протекает через обмотку возбуждения, так как обмотка питается от отдельного источника постоянного тока.

Двигатели постоянного тока с независимым возбуждением подходят для приложений, требующих изменения скорости от низких до очень высоких значений. Эти типы электродвигателей обычно используются на сталепрокатных заводах, бумагоделательных машинах, судовых двигателях и в других приложениях.

Двигатели серии #4

Двигатели серии

представляют собой набор двигателей с независимым возбуждением, в которых возбуждение соединено последовательно с обмоткой якоря и, таким образом, через нее проходит большой ток. Функция последовательного двигателя аналогична другим двигателям, которые преобразуют электрическую энергию в механическую.

В этом типе клемма питания на одном конце якоря и катушка возбуждения. Проводник с током взаимодействует с внешним магнитным полем всякий раз, когда магнитное поле почти создано, и тогда может быть произведено вращательное движение. Они подходят как для приводов высокой, так и малой мощности для электроприводов с фиксированной и переменной скоростью.

Составной двигатель № 5

Составной двигатель представляет собой комбинацию катушек последовательного и параллельного возбуждения, соединенных с обмоткой якоря. Он несет необходимое количество магнитного потока в якоре для создания необходимого крутящего момента, чтобы способствовать вращению на желаемом уровне скорости.

Этот тип двигателя был изобретен, чтобы улучшить характеристики обоих этих двигателей. Шунтовой двигатель обеспечивает чрезвычайно эффективное регулирование скорости, в то время как серийный двигатель имеет большой и высокий пусковой момент. Но пусковой момент не такой высокий, как в случае последовательного двигателя, а их регулирование скорости не такое эффективное, как у параллельного двигателя.

Читайте также: Какие существуют типы изоляторов и их применение?

#6 Двигатель PDMC

Как следует из названия, этот тип двигателя оснащен полюсами с постоянными магнитами. В этом двигателе магниты намагничены радиально и установлены на внутренних сторонах цилиндрического стального статора. Поскольку этот двигатель не имеет катушки возбуждения, он создает крутящий момент за счет взаимодействия потока якоря и постоянного потока.

Двигатель PDMC состоит из сердечника якоря, коллектора и обмотки якоря. Рабочее напряжение двигателя постоянного тока с постоянным током составляет 6 вольт, 12 вольт, в противном случае питание 24 вольта постоянного тока получают от источников напряжения, таких как батареи или выпрямители. Двигатели постоянного тока широко используются там, где требуются небольшие двигатели постоянного тока.

#7 Двигатель переменного тока

Двигатель переменного тока представляет собой тип электродвигателя, в котором используется явление электромагнитной индукции для преобразования переменного тока в механическую энергию. Он состоит из двух основных частей: внешнего статора, на который подается переменный ток для создания магнитного поля, и внутреннего ротора, соединенного с выходным валом, создающим второе магнитное поле.

Магнитные поля ротора могут создаваться постоянными магнитами, силой сопротивления или электрическими обмотками постоянного или переменного тока. Трехфазные двигатели переменного тока в основном применяются в промышленности для преобразования большой мощности из электрической энергии в механическую работу. Двигатель требует меньше энергии для запуска и обеспечивает большую надежность и долговечность.

Асинхронный двигатель #8

В этом двигателе электрический ток необходим для создания крутящего момента, полученного за счет электромагнитной индукции от вращающегося магнитного поля обмотки статора. По этой причине асинхронный двигатель может быть построен без электрического соединения с ротором.

Асинхронный двигатель — это обычная конфигурация, используемая в промышленных, коммерческих или жилых помещениях. Иногда эти двигатели называют «асинхронными двигателями», потому что они работают на скорости меньше, чем синхронные двигатели. Это простая, надежная конструкция, низкая стоимость и минимальное техническое обслуживание.

#9 Однофазный асинхронный двигатель

Как следует из названия, однофазный двигатель переменного тока обычно работает от однофазного источника питания. Он состоит из однофазной обмотки на статоре и короткозамкнутой обмотки на роторе. Когда на обмотку статора подается однофазное питание, генерируется импульсное магнитное поле. Ротор не вращается по инерции в пульсирующем поле.

#10 Трехфазный асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный двигатель использует электромеханическую энергию для преобразования трехфазной входной электрической мощности в выходную механическую мощность. Эти двигатели предназначены для работы от трехфазных источников питания переменного тока, которые используются во многих промышленных приложениях.

Он используется в специальных устройствах, таких как дробилки, плунжерные насосы, краны, лифты, компрессоры и конвейеры.

Читайте также: Какие типы трансформаторов используются в передаче электроэнергии?

#11 Синхронный двигатель

Он определяется как двигатель переменного тока, в котором вращение ротора синхронизировано с частотой сети. В этом типе все обороты, совершаемые ротором, равны целому кратному частоте приложенного тока.

Работа этого двигателя не зависит от индукционного тока. В отличие от асинхронных двигателей, в этом многофазном переменном токе на статоре присутствуют электромагниты, создающие вращающееся магнитное поле. Эти двигатели обычно используются в приложениях, требующих устойчивого и точного движения.

#12 Шаговый двигатель

Это тип двигателя, который делит полный оборот на несколько равных шагов. Положением двигателя можно управлять, запустив и удерживая любую из этих ступеней без какого-либо датчика положения для обратной связи, при условии, что размер двигателя соответствует применению в отношении крутящего момента и скорости.

Он состоит из двух основных компонентов: ротора и статора. Ротор представляет собой вращающийся вал, а статор имеет электромагниты, образующие неподвижную часть двигателя. Эти двигатели могут обеспечить гибкость и постоянный удерживающий момент без необходимости запуска двигателя. Они используются в оборудовании для 3D-печати, текстильных машинах и печатных машинах.

#13 Бесщеточный двигатель

Это тип электродвигателя постоянного тока, который не имеет щеток и использует источник питания постоянного тока (DC). Двигатель содержит электронный контроллер для изменения постоянных токов в обмотках двигателя, создающих магнитные поля, которые вращаются в пространстве и следуют за ротором с постоянными магнитами.

Кроме того, контроллер регулирует фазу и амплитуду импульсов постоянного тока для управления скоростью и крутящим моментом двигателя. Эти типы электродвигателей очень эффективны для создания большого крутящего момента в широком диапазоне скоростей. Бесщеточные двигатели нашли применение во многих устройствах, таких как жесткие диски, CD/DVD-плееры, насосы и т. д.

#14 Универсальный двигатель

Универсальный двигатель — это двигатель, способный работать от сети переменного или постоянного тока и использующий электромагнит в качестве статора для создания магнитного поля. Двигатель имеет переменную скорость, высокий крутящий момент и обеспечивает высокий пусковой крутящий момент. Универсальные двигатели обычно используются в пылесосах, швейных машинах и т. д.

Универсальный двигатель аналогичен по конструкции двигателю постоянного тока, но слегка модифицирован, чтобы обеспечить правильную работу двигателя от сети переменного тока. Эти типы электродвигателей предназначены для работы на высоких скоростях более 3500 об/мин. Этот двигатель может хорошо работать от источника переменного тока, поскольку и катушка возбуждения, и якорь будут иметь обратную полярность с источником тока.

#15 Гистерезисный двигатель

Это тип асинхронного двигателя с цилиндрическим ротором, работающий на наведенных гистерезисных потерях в стальном роторе с высоким удерживанием. Он может использовать либо одну фазу, либо три фазы и обеспечивает бесшумную работу окружающей среды, а также поддерживает постоянную скорость.

Кроме того, эти двигатели долговечны и надежны в эксплуатации и способны работать на различных скоростях. Крутящий момент, создаваемый в двигателе, обусловлен гистерезисом и вихревыми токами, которые индуцируются обмоткой статора. Гистерезисные двигатели используются в звукозаписи и производстве таких устройств, как электрические часы, магнитофоны, проигрыватели и т. д.

Читайте также: Что такое конденсатор? Их работа и применение

#16 Реактивный двигатель

Реактивные двигатели имеют непостоянные магнитные полюса на ферромагнитном роторе, который не имеет обмоток. Мощность, выдаваемая этими двигателями, высока при низкой стоимости, что делает их привлекательными для многих применений.

Принцип работы этого двигателя заключается в том, что всякий раз, когда магнитный материал находится в магнитном поле, он всегда движется вверх с низким сопротивлением. Основным недостатком является то, что он имеет высокие пульсации крутящего момента при работе на низкой скорости, а пульсации крутящего момента вызывают шум. Он используется во многих приложениях, таких как таймеры, сигнальные устройства, записывающее оборудование и т. д.

#17 Линейный двигатель

Этот линейный двигатель состоит из ротора и статора прямой формы, таким образом, вместо того, чтобы создавать крутящий момент за счет вращения, он создает линейную силу по всей своей длине. Однако эти типы электродвигателей не обязательно прямые.

В частности, активная часть линейного двигателя прерывается, в то время как более традиционные двигатели устроены как непрерывный контур. Многие конструкции линейных двигателей делятся на две основные категории: линейные двигатели с малым ускорением и с высоким ускорением.