Использование электродвигателей в железнодорожной и автомобильной промышленности

Вскоре после того как электродвигатель был изобретен, его начали использовать в наземном и водном транспорте в качестве тягловой силы. Даже с появлением двигателя внутреннего сгорания электрические механизмы не утратили своей актуальности благодаря таким качествам, как:

• Высокий КПД (до 95%).
• Большой ресурс.
• Экологичность.
• Простота в уходе.
• Большая мощность.
• Экономичность.
• Бесшумность.

Виды транспорта, в которых применяются электродвигатели

Использование электродвигателей в железнодорожной и автомобильной промышленности обусловлено их высокой эффективностью и, что особенно важно на данный момент, экологической чистотой. Основные виды техники, работающей на электричестве – это:

• Локомотивы (тепловозы с электропередачей и электровозы).
• Атомоходы, подводные лодки, теплоходы с электроприводами.
• Пригородные электропоезда.
• Городской наземный транспорт (троллейбусы и трамваи).
• Подземный городской транспорт (поезда метрополитена).
• Электромобили.
• Большегрузные автомобили с электроприводом.
• Беспилотные летательные аппараты.
• Самоходные краны.
• Транспортно-подъемные машины.

В тепловозах часто устанавливается дизель в паре с электродвигателем – первый вращает генератор, питающий ТЭД, а второй приводит колеса в движение.

Ниже мы рассмотрим особенности моторов разных типов транспорта.

Двигатели для городского транспорта

Двигатели для надземного и подземного городского транспорта дают возможность улучшить экологическую обстановку и снизить уровень шума в мегаполисах. Основная нагрузка приходится на поезда метро, поэтому сейчас непрерывно ведется работа над улучшением эксплуатационных характеристик, надежности и долговечности электродвигателей вагонов. К ним предъявляются следующие требования:

• Способность справляться с высокими пусковыми ускорениями.
• Способность сохранять высокую эффективность при постоянной смене режимов работы.

К особенностям тяговых двигателей для всех видов городского транспорта можно отнести:

• Сравнительно небольшую мощность (до 200 кВт).
• Низкое максимальное напряжение.
• Высокий КПД (до 91%).
• Наличие резервов для роста эффективности работы агрегата.

Двигатели для спецтехники и крановых установок

На самоходных кранах электродвигатели приводят в движение привод колес и лебедку. При мощности в 40-50кВт они могут работать от сети 220В. В торговых и логистических центрах для транспортировки продуктов питания и фармакологических товаров применяются исключительно погрузчики с электродвигателями, так как они не производят экологически вредных выбросов.

Двигатели для электровозов

Это самые мощные двигатели (до 400кВт для тепловозов и до 1500кВт для карьерных и магистральных электровозов), которые работают в комплексе с тяговой передачей и движущей колесной парой, образуя колесно-моторный блок. Они создают очень сильное тяговое усилие и позволяют транспорту развивать большую скорость.

Использование электродвигателей в промышленности и других сферах

1. Статьи
2. Области применения электрических двигателей

Вследствие способности электрического двигателя переменного тока работать в двух режимах – двигательном и генераторном, асинхронные электродвигатели обычно используют именно в качестве двигателей, а синхронные в качестве генераторов.

Применение синхронных двигателей

В двигательном режиме синхронные задействуются в промышленности в крупных установках:

• приводах поршневых компрессоров;
• воздуховодах;
• гидравлических насосах.

Применение асинхронных двигателей

Асинхронные в основном применяются в приводах крановых установок, в грузовых лебедках и других производственных устройствах, необходимых в производстве. К примеру, некоторые области применения асинхронных электродвигателей:

• рольганговые для производства рольгангов – роликовых конвейеров для перемещения несыпучих грузов.
• взрывозащищенные предназначены для работы во взрывоопасных средах химической, нефтеперерабатывающей, газовой и других областей промышленности.
• крановые в устройстве подъемных, поворотных и передвижных кранов.

Однофазные асинхронные электродвигатели широко применяются в бытовой технике.

Применение электродвигателей постоянного тока

Электродвигатели постоянного тока недолговечны из-за быстрого износа коллектора, однако они имеют лучшие пусковые и регулировочные свойства по сравнению с двигателями переменного тока.
Этот тип двигателей применяется в приводах отличающихся высокой точностью, в которых необходимо плавное регулирование скорости вращения в широком диапазоне. В автомобилях, тракторах, самолетах с помощей двигателей постоянного тока приводится во вращение все вспомогательное оборудование.

Они задействованы в электроприводах подъемно-транспортных механизмов и механизмов экскаваторов, электрических стартерах автомобилей, тракторов и самосвалов, станков, прокатных станов, кранов, судовых установок. Миниатюрные низковольтные задействованы в производстве компьютерной техники, оргтехники, аккумуляторных электроинструментов и игрушек.

Компания Неринга-Сервис предлагает ремонт промышленных электродвигателей в Санкт-Петербурге! Обращайтесь прямо сейчас!

Узнаем где применяется электродвигатель — примеры. Применение электродвигателей

Электродвигатель преобразует электроэнергию в механическую. Он состоит из статора (или якоря) и ротора. Такое устройство получило очень широкое распространение во всех сферах жизни. Благодаря электрическим двигателям удалось заменить во многих областях труд человека работой машины. Рассмотрим различные типы моторов и выясним, где применяются электродвигатели (примеры см. ниже).

Принцип работы

Электрический двигатель устроен довольно просто. В его основе заложен принцип электромагнитной индукции. В установку входит неподвижная часть — статор, монтируемый в моторы переменного тока синхронного и асинхронного типа или индуктора (для двигателя постоянного тока), а также ротора, то есть подвижной части для синхронных и асинхронных типов, или якоря для устройств постоянного тока.

Роторы могут быть короткозамкнутыми (типа беличьей клетки) и фазными с обмоткой (системой контактных колец). Случаи, где применяется электродвигатель последнего типа, представляют устройства асинхронного типа для сокращения тока и регуляции частоты вращения.

Подвижную часть в устройстве постоянного тока или работающую по этому принципу в универсальном двигателе называют якорем. Универсальный мотор — это двигатель постоянного тока, имеющий последовательное возбуждение, то есть последовательное включение якоря и обмотки. Реактивного сопротивления на постоянном токе нет. Поэтому, если вынуть электрический блок из болгарки, то она продолжит работать, особенно если сетевое напряжение малое и используемый ток — постоянный.

Двигатели на переменном токе

Рассматриваемые устройства бывают переменного и постоянного тока. Во всех сферах, где применяется электродвигатель, чаще он имеет переменный ток. Такой мотор отличается простым принципом работы и легок в эксплуатации. Единственный существенный минус заключается в нерегулируемой частоте вращения.

Электрические двигатели переменного тока могут быть с одной или несколькими фазами. Устройствами, где применяется электродвигатель переменного тока, являются такие машины, которым не нужно регулировать частоту вращения. Они могут иметь различное назначение (дробилки, насосы, станки для обработки дерева и так далее). Их мощность составляет от двух десятых до двухсот и выше киловатт.

Двигатели на постоянном токе

Электрические двигатели постоянного тока могут иметь наряду с последовательным параллельное и смешанное соединение обмоток статора и якоря. Их преимуществом является то, что недоступно предыдущему виду: это способность регуляции частоты вращения. Однако при эксплуатации необходимо применение силы.

Такие двигатели бывают бесколлекторными и коллекторными.

Бесколлекторные, или вентильные — это двигатели, функционирующие в замкнутой системе с датчиком, определяющим роторное положение и систему управления.

Коллекторные двигатели могут быть с самовозбуждением (параллельным, последовательным и смешанным) и независимым возбуждением.

Устройствами, где применяются электродвигатели постоянного тока, являются, к примеру, электрический транспорт и различные строительные станки.

Асинхронный вид

Чаще всего используется трехфазный короткозамкнутый асинхронный двигатель. В этом случае круговое магнитное поле пронизывает короткозамкнутую роторную обмотку, из-за чего возникает ток индукции. Асинхронным его называют потому, что вращение ротора не равно вращению магнитного статора.

Применение электродвигателей асинхронного типа распространено во многих отраслях техники, в бытовых приборах (холодильниках, стиральных машинах, кондиционерах), в промышленности, например в дерево- и металлообрабатывающей, а также в ткачестве. Они работают стабильнее других видов, стоят дешевле и просты в эксплуатации.

Синхронный вид

Синхронный двигатель имеет отличную роторную конструкцию, где эта часть представлена электрическим или постоянным магнитом. Частота вращения в этом случае магнитного статора совпадает с роторной частотой.

Этот вид электрических двигателей может применяться в насосных станциях, при необходимости компенсации реактивной мощности, а также в некоторых других случаях.

Виды по возникновению вращающего момента

По тому, как появляется вращающий момент, электрические двигатели подразделяют на гистерезисные и магнитоэлектрические.

Наиболее распространено в традиционных отраслях применение электродвигателей магнитоэлектрического типа. Они могут быть и на постоянном, и на переменном токе. Также существуют универсальные двигатели.

А вот отрасли, где применяются электродвигатели гистерезисные, распространенными не назовешь. Обычно такие устройства являются нетрадиционными и в промышленности используются крайне редко. Больше их применяют в гироскопии, счетчиках времени, а также в устройствах записи звуков и изображений.

Универсальные моторы коллекторного типа

Где применяются электродвигатели универсального коллекторного типа? Без них не функционируют промышленные и бытовые приборы, например, вентиляторы, соковыжималки, мясорубки, пылесосы, холодильники и тому подобное. Они работают и от сети постоянного тока на сто десять и двести двадцать вольт, и от сети переменного тока на 127 и 220 вольт.

Устройство таких моторов подобно двухполюсным двигателям постоянного тока, имеющего последовательное возбуждение.

Здесь набирается не только якорь от электротехнической стали листового типа, но и полюс, и ярмо, то есть неподвижная часть магнитного провода.

Обмотка возбуждения может быть подключена как с одной, так и с другой стороны якоря. Благодаря этому сокращаются радиопомехи, образуемые мотором. Одинаковая частота вращения и при постоянном, и при переменном токе достигается посредством реализации обмотки возбуждения с ответвлениями. Разница заключается лишь в том, что при сети постоянного тока она используется полностью, а от переменного тока — только частично.

Вращающий момент получается через взаимодействие тока с магнитным потоком возбуждения.

Такие моторы имеют мощность всего от пяти до шестисот ватт (но в отдельных случаях, например, в электрических инструментах, достигают восьмисот ватт), а также частоты вращения от двух тысяч семисот семидесяти до восьми тысяч оборотов в минуту. Так как пусковые токи здесь небольшие, то и пусковые сопротивления не нужны. Минимальное количество выводов на универсальных коллекторах — четыре. Из них два служат для подключения к сети постоянного тока, а два других — для переменного. Причем в последнем случае КПД двигателя будет ниже из-за больших электрических и магнитных потерь. Переменного тока станет потребляться больше, чем постоянного, так как он имеет не только активную составляющую, но и реактивную.

Частота вращения может регулироваться, к примеру, автоматическим трансформатором или реостатом.

Быстро найти подходящий механизм

Понятно, что имеется очень много областей, где применяется электродвигатель.

195 3730.12.40 — это число-пример для идентификации того или иного механизма, а также его габаритов.

Ввиду того, что моделей этих устройств огромное множество, причем самых разных размеров и сфер использования, найти необходимое бывает крайне сложно. Данная классификация существенно упрощает процесс поиска подходящего электрического двигателя.

Применение электродвигателей

Автор: Кикавский Александр

Еще два века назад электрические моторы или электродвигатели являлись лишь теоретическими разработками. На фабриках, мануфактурах, предприятиях того времени использовался лишь ручной труд. В современном же мире электродвигатели применяются практически на любом производстве, без них невозможна работа ни одного завода. Различные модели электромоторов применяются в быту, существует множество бытовых приборов, которые работают только благодаря электродвигателям. Во многих сферах человек нашел достойное применение электродвигателям.

Как правило, конструкция электродвигателя состоит из двух частей – статора, где находится обмотка возбуждения и ротора, который соединен с механизмом, приводящимся в движение. Все современные электродвигатели делятся на два типа: электродвигатели переменного тока и электродвигатели постоянного тока.

В электродвигатели постоянного тока частота вращения регулируется плавно и в широком диапазоне, поэтому такие двигатели чаще всего применяются для привода подъемных и транспортных механизмов.

Электродвигатели переменного тока имеют более простую конструкцию, отличаются более доступной ценой и предусматривают эксплуатацию практически в любых условиях. Их основным недостатком является то, что они не предусматривают плавной регулировки частоты вращения.

Электродвигатели переменного тока делятся на синхронные (постоянное) и асинхронные (непостоянное). Синхронные двигатели применяются в гидравлических насосах, воздуховодах и т.п. Асинхронные же электродвигатели переменного тока применяются как производстве (краны, лебедки и т.п.), так и в бытовой технике.

Самое широкое применение находят трехфазные электродвигатели, которые используются практически во всех сферах народного хозяйства.

В заключение, можно резюмировать, что без электрических моторов невозможно функционирование большинства современных бытовых приборов, современного производства  в любой сфере, поэтому зачастую очень многое зависит от качества и надежности электрического мотора, его поломка может привести не только к остановке всего процесса производства, но и к сопутствующим этому финансовым потерям в прибыли. Следовательно, важно приобретать данное оборудование у надежного проверенного поставщика.

Наша компания является прямыми дилерами 10  заводов-изготовителей электродвигателей различного типа.

Running Sneakers | NIKE HOMME

Применение электродвигателей постоянного тока 8 класс



Электрический двигатель постоянного тока

Эра электродвигателей берёт своё начало с 30-х годов XIX века, когда Фарадей на опытах доказал способность вращения проводника, по которому проходит ток, вокруг постоянного магнита. На этом принципе Томасом Девенпортом был сконструирован и испытан первый электродвигатель постоянного тока. Изобретатель установил своё устройство на действующую модель поезда, доказав тем самым работоспособность электромотора.

Практическое применение ДПТ нашёл Б. С. Якоби, установив его на лодке для вращения лопастей. Источником тока учёному послужили 320 гальванических элементов. Несмотря на громоздкость оборудования, лодка могла плыть против течения, транспортируя 12 пассажиров на борту.

Лишь в конце XIX столетия синхронными электродвигателями начали оснащать промышленные машины. Этому способствовало осознание принципа преобразования электродвигателем постоянного тока механической энергии в электричество. То есть, используя электродвигатель в режиме генератора, удалось получать электроэнергию, производство которой оказалось существенно дешевле от затрат на выпуск гальванических элементов. С тех пор электродвигатели совершенствовались и стали завоёвывать прочные позиции во всех сферах нашей жизнедеятельности.

Устройство и описание ДПТ

Конструктивно электродвигатель постоянного тока устроен по принципу взаимодействия магнитных полей.

Самый простой ДПТ состоит из следующих основных узлов:

1. Двух обмоток с сердечниками, соединенных последовательно. Данная конструкция расположена на валу и образует узел, называемый ротором или якорем.
2. Двух постоянных магнитов, повёрнутых разными полюсами к обмоткам. Они выполняют задачу неподвижного статора.
3. Коллектора – двух полукруглых, изолированных пластин, расположенных на валу ДПТ.
4. Двух неподвижных контактных элементов (щёток), предназначенных для передачи электротока через коллектор до обмоток возбуждения.

Рисунок 1. Схематическое изображение простейшего электродвигателя постоянного тока.

Рассмотренный выше пример – это скорее рабочая модель коллекторного электродвигателя. На практике такие устройства не применяются. Дело в том, что у такого моторчика слишком маленькая мощность. Он работает рывками, особенно при подключении механической нагрузки.

Статор (индуктор)

В моделях мощных современных двигателях постоянного тока используются статоры, они же индукторы, в виде катушек, намотанных на сердечники. При замыкании электрической цепи происходит образование линий магнитного поля, под действием возникающей электромагнитной индукции.

Для запитывания обмоток индуктора ДПТ могут использоваться различные схемы подключения:

• с независимым возбуждением обмоток;
• соединение параллельно обмоткам якоря;
• варианты с последовательным возбуждением катушек ротора и статора;
• смешанное подсоединение.

Схемы подключения наглядно видно на рисунке 2.

Рисунок 2. Схемы подключения обмоток статора ДПТ

У каждого способа есть свои преимущества и недостатки. Часто способ подключения диктуется условиями, в которых предстоит эксплуатация электродвигателя постоянного тока. В частности, если требуется уменьшить искрения коллектора, то применяют параллельное соединение. Для увеличения крутящего момента лучше использовать схемы с последовательным подключением обмоток. Наличие высоких пусковых токов создаёт повышенную электрическую мощность в момент запуска мотора. Данный способ подходит для двигателя постоянного тока, интенсивно работающего в кратковременном режиме, например для стартера. В таком режиме работы детали электродвигателя не успевают перегреться, поэтому износ их незначителен.

Ротор (якорь)

В рассмотренном выше примере примитивного электромотора ротор состоит из двухзубцового якоря на одной обмотке, с чётко выраженными полюсами. Конструкция обеспечивает вращение вала электромотора.

В описанном устройстве есть существенный недостаток: при остановке вращения якоря, его обмотки занимают устойчивое. Для повторного запуска электродвигателя требуется сообщить валу некий крутящий момент.

Этого серьёзного недостатка лишён якорь с тремя и большим количеством обмоток. На рисунке 3 показано изображение трёхобмоточного ротора, а на рис. 4 – якорь с большим количеством обмоток.

Рисунок 3. Ротор с тремя обмотками Рисунок 4. Якорь со многими обмотками

Подобные роторы довольно часто встречаются в небольших маломощных электродвигателях.

Для построения мощных тяговых электродвигателей и с целью повышения стабильности частоты вращения используют якоря с большим количеством обмоток. Схема такого двигателя показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Схема электромотора с многообмоточным якорем

Коллектор

Если на выводы обмоток ротора подключить источник постоянного тока, якорь сделает пол-оборота и остановится. Для продолжения процесса вращения необходимо поменять полярность подводимого тока. Устройство, выполняющее функции переключения тока с целью изменения полярности на выводах обмоток, называется коллектором.

Самый простой коллектор состоит из двух, изолированных полукруглых пластин. Каждая из них в определённый момент контактирует со щёткой, с которой снимается напряжение. Одна ламель всегда подсоединена к плюсу, а вторая – к минусу. При повороте вала на 180º пластины коллектора меняются местами, вследствие чего происходит новая коммутация со сменой полярности.

Такой же принцип коммутации питания обмоток используются во всех коллекторах, в т. ч. и в устройствах с большим количеством ламелей (по паре на каждую обмотку). Таким образом, коллектор обеспечивает коммутацию, необходимую для непрерывного вращения ротора.

В современных конструкциях коллектора ламели расположены по кругу таким образом, что каждая пластина соответствующей пары находится на диаметрально противоположной стороне. Цепь якоря коммутируется в результате изменения положения вала.

Принцип работы

Ещё со школьной скамьи мы помним, что на провод под напряжением, расположенный между полюсами магнита, действует выталкивающая сила. Происходит это потому, что вокруг проволоки образуется магнитное поле по всей его длине. В результате взаимодействия магнитных полей возникает результирующая «Амперова» сила:

F=B×I×L, где B означает величину магнитной индукции поля, I – сила тока, L – длина провода.

Вектор «Амперовой» всегда перпендикулярен до линий магнитных потоков между полюсами. Схематически принцип работы изображён на рис. 6.

Рис. 6. Принцип работы ДПТ

Если вместо прямого проводника возьмём контурную рамку и подсоединим её к источнику тока, то она повернётся на 180º и остановится в в таком положении, в котором результирующая сила окажется равной 0. Попробуем подтолкнуть рамку. Она возвращается в исходное положение.

Поменяем полярность тока и повторим попытку: рамка сделала ещё пол-оборота. Логично припустить, что необходимо менять направление тока каждый раз, когда соответствующие витки обмоток проходят точки смены полюсов магнитов. Именно для этой цели и создан коллектор.

Схематически можно представить себе каждую якорную обмотку в виде отдельной контурной рамки. Если обмоток несколько, то в каждый момент времени одна из них подходит к магниту статора и оказывается под действием выталкивающей силы. Таким образом, поддерживается непрерывное вращение якоря.

Типы ДПТ

Существующие электродвигатели постоянного тока можно классифицировать по двум основным признакам: по наличию или отсутствию в конструкции мотора щеточно-коллекторного узла и по типу магнитной системы статора.

Рассмотрим основные отличия.

По наличию щеточно-коллекторного узла

Двигатели постоянного тока для коммутации обмоток, которых используются щёточно-коллекторные узлы, называются коллекторными. Они охватывают большой спектр линейки моделей электромоторов. Существуют двигатели, в конструкции которых применяется до 8 щёточно-коллекторных узлов.

Функции ротора может выполнять постоянный магнит, а ток от электрической сети подаётся непосредственно на обмотки статора. В таком варианте отпадает надобность в коллекторе, а проблемы, связанные с коммутацией, решаются с помощью электроники.

В таких бесколлекторных двигателях устранён один из недостатков –искрение, приводящее к интенсивному износу пластин коллектора и щёток. Кроме того, они проще в обслуживании и сохраняют все полезные характеристики ДПТ: простота в управлении связанном с регулировкой оборотов, высокие показатели КПД и другие. Бесколлекторные моторы носят название вентильных электродвигателей.

По виду конструкции магнитной системы статора

В конструкциях синхронных двигателей существуют модели с постоянными магнитами и ДПТ с обмотками возбуждения. Электродвигатели серий, в которых применяются статоры с потоком возбуждения от обмоток, довольно распространены. Они обеспечивают стабильную скорость вращения валов, высокую номинальную механическую мощность.

О способах подключения статорных обмоток шла речь выше. Ещё раз подчеркнём, что от выбора схемы подключения зависят электрические и тяговые характеристики двигателей постоянного тока. Они разные в последовательных обмотках и в катушках с параллельным возбуждением.

Управление

Не трудно понять, что если изменить полярность напряжения, то направление вращения якоря также изменится. Это позволяет легко управлять электромотором, манипулируя полярностью щеток.

Механическая характеристика

Рассмотрим график зависимости частоты от момента силы на валу. Мы видим прямую с отрицательным наклоном. Эта прямая выражает механическую характеристику электродвигателя постоянного тока. Для её построения выбирают определённое фиксированное напряжение, подведённое для питания обмоток ротора.

Примеры механических характеристик ДПТ независимого возбуждения

Регулировочная характеристика

Такая же прямая, но идущая с положительным наклоном, является графиком зависимости частоты вращения якоря от напряжения питания. Это и есть регулировочная характеристика синхронного двигателя.

Построение указанного графика осуществляется при определённом моменте развиваемом ДПТ.

Пример регулировочных характеристик двигателя с якорным управлением

Благодаря линейности характеристик упрощается управление электродвигателями постоянного тока. Поскольку сила F пропорциональна току, то изменяя его величину, например переменным сопротивлением, можно регулировать параметры работы электродвигателя.

Регулирование частоты вращения ротора легко осуществляется путём изменения напряжения. В коллекторных двигателях с помощью пусковых реостатов добиваются плавности увеличения оборотов, что особенно важно для тяговых двигателей. Это также один из эффективных способов торможения. Мало того, в режиме торможения синхронный электродвигатель вырабатывает электрическую энергию, которую можно возвращать в энергосеть.

Области применения

Перечислять все области применения электродвигателей можно бесконечно долго. Для примера назовём лишь несколько из них:

• бытовые и промышленные электроинструменты;
• автомобилестроение – стеклоподъёмники, вентиляторы и другая автоматика;
• трамваи, троллейбусы, электрокары, подъёмные краны и другие механизмы, для которых важны высокие параметры тяговых характеристик.

Преимущества и недостатки

К достоинствам относится:

• Линейная зависимость характеристик электродвигателей постоянного тока (прямые линии) упрощающие управление;
• Легко регулируемая частота вращения;
• хорошие пусковые характеристики;
• компактные размеры.

У асинхронных электродвигателей, являющихся двигателями переменного тока очень трудно достичь таких характеристик.

Недостатки:

• ограниченный ресурс коллектора и щёток;
• дополнительная трата времени на профилактическое обслуживание, связанное с поддержанием коллекторно-щёточных узлов;
• ввиду того, что мы пользуемся сетями с переменным напряжением, возникает необходимость выпрямления тока;
• дороговизна в изготовлении якорей.

По перечисленным параметрам из недостатков в выигрыше оказываются модели асинхронных двигателей. Однако во многих случаях применение электродвигателя постоянного тока является единственно возможным вариантом, не требующим усложнения электрической схемы.

Видео в дополнение к написанному

Источник

§ 46. Двигатели постоянного тока

Электрические двигатели служат для превращения электрической энергии в механическую. Первый в мире электродвигатель создал русский учёный академик Борис Семёнович Якоби в 1834 году.

Электродвигатели самых разных конструкций находят широкое применение в деятельности человека. На производстве и в быту электрические двигатели приводят в движение станки и механизмы, трамваи, троллейбусы, электровозы, доильные аппараты, приборы, игрушки и др. Перед другими видами двигателей (паровыми, внутреннего сгорания) электродвигатели имеют большие преимущества. При работе они не выделяют вредных газов, дыма или пара, не нуждаются в запасах топлива и воды, их легко установить в любом удобном месте (на стене, под полом трамвая или троллейбуса, в корпусе магнитофона или в колёсах лунохода).

Рассмотрим устройство и принцип действия широко применяемого на производстве и в быту коллекторного электродвигателя. Модель простейшего коллекторного электродвигателя показана на рисунке 99. Неподвижная часть электродвигателя — статор, представляющий собой постоянный магнит, служит для создания постоянного магнитного поля. Вращающаяся часть электродвигателя — ротор — состоит из якоря и коллектора.

Рис. 99. Устройство простейшего коллекторного двигателя: якорь электродвигателя начинает вращаться из-за отталкивания одноимённых полюсов якоря и статора. Коллектор вращается вместе с якорем

Простейший якорь — это электромагнит, состоящий из сердечника и обмотки. Коллектор, укреплённый на валу якоря, выполнен из двух полуколец, изолированных друг от друга и от вала двигателя. Каждый вывод обмотки якоря припаян к отдельному полукольцу. Электрический ток от источника (батарейки) подаётся в обмотку якоря через специальные скользящие контакты — щётки. Это две упругие металлические пластины, соединённые проводами с источником тока и прижатые к полукольцам коллектора.

Якорь, как любой электромагнит, должен иметь северный и южный полюса. Как же они образуются?

Щётка, расположенная на рисунке 99 с левой стороны, соединяется с отрицательным зажимом батарейки, а щётка, расположенная справа, — с положительным. Поэтому электрический ток, проходя по обмотке якоря, делает одну его сторону северным полюсом, а другую — южным. Из рисунка видно, что северный полюс якоря расположен рядом с северным полюсом статора, а южный полюс якоря — рядом с южным полюсом статора.

Благодаря отталкиванию одноимённых магнитных полюсов статора и якоря якорь начинает вращаться. Вместе с якорем поворачивается и коллектор (рис. 99).

При вращении якоря его северный полюс притягивается к южному полюсу статора. Однако ещё до момента сближения этих полюсов в результате взаимного притяжения полукольца коллектора, изменившие положение относительно щёток, изменяют полярность якоря. При этом изменяется направление тока в обмотке якоря. Таким образом, коллектор в электродвигателе является специальным переключателем, служащим для автоматического изменения направления тока в обмотке якоря. В результате изменения полярности якоря полюса снова отталкиваются друг от друга и вращение продолжается.

Вместо постоянного магнита для создания магнитного поля в двигателях обычно используют электромагниты.

Обмотку возбуждения можно подключать к источнику тока по-разному. В одних случаях её присоединяют к тем же зажимам источника, что и обмотку якоря, т. е. параллельно. Такое соединение показано на рисунке 100, а.

Рис. 100. Электродвигатель постоянного тока: а — с параллельным возбуждением, б — с последовательным возбуждением

Возможно и последовательное соединение якоря с обмоткой возбуждения (рис. 100, б).

Способ включения обмотки возбуждения относительно якоря отражается на свойствах электродвигателя.

При параллельном возбуждении число оборотов двигателя мало меняется с увеличением механической нагрузки на вал. Поэтому двигатели с параллельным возбуждением используют для привода станков. В двигателях с последовательным возбуждением число оборотов резко уменьшается с увеличением механической нагрузки на вал. Это свойство позволяет использовать такие двигатели на электрическом транспорте.

Электромагнитное возбуждение двигателя даёт возможность не только усилить магнитное поле по сравнению с полем постоянных магнитов, но и управлять его интенсивностью. Для этого необходимо изменять реостатом величину тока в цепи обмотки возбуждения (рис. 101, а), изменяя тем самым число оборотов двигателя.

Рис. 101. Схемы регулирования скорости в двигателях постоянного тока: а — путём изменения величины тока возбуждения; б — путём смены напряжения электропитания

Менять число оборотов двигателя можно и путём перемены напряжения на его зажимах (рис. 101, б). Однако надо помнить, что такой путь экономически менее выгоден, так как через реостат будет проходить весь ток двигателя, что создаёт дополнительные потери электрической энергии в реостате.

Настоящий рабочий электродвигатель по конструкции более ело жен (рис. 102), чем рассмотренная модель.

Рис. 102. Коллекторный электродвигатель постоянного тока: а — общее устройство: 1 — подшипники, 2 — задняя крышка статора, 3 — обмотка, 4 — якорь, 5 — сердечник, 6 — обмотки электромагнита, 7 — коллектор, 8 — передняя крышка статора, 9 — вал, 10 — вентилятор; б — медные пластины коллектора

Вместо постоянного магнита магнитное поле статора образуется мощными электромагнитами — магнитными полюсами двигателя. Обмотка 3 одного из полюсов, служащая обмоткой возбуждения, и сердечник 5 отмечены на рисунке 102. Обмотки полюсов соединяются между собой так, чтобы полюсные наконечники сердечников имели разную полярность, обращённую к якорю (рис. 103).

Рис. 103. Соединение обмоток полюсов двигателя постоянного тока: 1 — обмотка возбуждения, 2 — соединительный провод

Вращающийся ротор двигателя состоит из якоря и коллектора (рис. 104).

Рис. 104. Ротор двигателя постоянного тока: 1 — щётки, 2 — коллектор, 3 — соединительные проводники, 4 — обмотка якоря, 5 — вал

Чтобы увеличить коэффициент полезного действия электродвигателя (см. рис. 102), на сердечнике якоря 4 размещают несколько обмоток 6. Поэтому и коллектор 7 состоит не из двух полуколец, а из многих изолированных друг от друга и от вала двигателя медных пластин (рис. 102, б). Коллектор имеет гладкую внешнюю поверхность, на которую накладывают щётки. Щётки из графита прижимаются к коллектору с помощью пружин. Движение якоря передаётся по валу, а с него — непосредственно рабочим органам потребителя. Вал вращается в подшипниках 1, запрессованных в заднюю 2 и переднюю 8 крышки статора. Охлаждение электродвигателя обеспечивается вентилятором 10, крыльчатка которого закреплена на валу 9.

Практическая работа № 37

Задание 1. Изучить устройство двигателя постоянного тока.

1. По плакатам, моделям и натурным образцам изучите устройство и принцип действия коллекторного электродвигателя постоянного тока.
2. Определите название и назначение входящих в двигатель основных узлов и деталей.
3. Подготовьте таблицу по предлагаемой форме и занесите данные в соответствующие графы:

Задание 2. Собрать простейшую схему двигателя постоянного тока.

1. Начертите схему подключения двигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов к источнику тока. В схеме предусмотрите использование выключателя для пуска двигателя.
2. После проверки разработанной схемы учителем соберите электрическую цепь и опробуйте двигатель в работе.
3. Измените направление вращения якоря двигателя.
4. Дополните разработанную схему реостатом для изменения напряжения на зажимах двигателя и вольтметром для измерения указанного напряжения.
5. После проверки схемы учителем соберите электрическую цепь.
6. Запустите двигатель и проследите, как изменение напряжения на зажимах двигателя влияет на число оборотов якоря.
7. Результаты наблюдений занесите в лабораторную тетрадь.
8. Отключите источник. Разберите схему.
9. Приведите рабочее место в порядок.

Практическая работа № 38

Инструменты и материалы: подковообразный магнит, батарейка на 4,5 В, кнопочный выключатель, медный провод 00,6-0,8 мм и длиной 450 мм, деревянные планки и листовой металл для крепления магнита и проволочной рамки.

Задание. Собрать установку для демонстрации принципа действия электродвигателя.

1. Установите магнит на деревянной подставке так, чтобы один из его полюсов располагался непосредственно над другим (см. рис. 105).

Рис. 105. Устройство (а) и схема (б) для демонстрации движения проводника с током в магнитном поле: 1 — кнопочный выключатель, 2 — проводники к проволочной рамке, 3 — рамка, 4 — магнит

1. Соедините концы рамки последовательно с кнопочным выключателем и батарейкой (см. схему рис. 105), пользуясь гибким монтажным проводом из выданного комплекта.
2. После проверки учителем выполненных соединений замкните на мгновение контакты выключателя. Понаблюдайте за перемещениями рамки.
3. Поясните, почему проволочная рамка начинает качаться при замыкании собранной вами электрической цепи.
4. Как на основе проведённой демонстрации можно объяснить принцип действия электродвигателя постоянного тока?

Новые слова и понятия

Коллекторный двигатель, якорь, статор, ротор, щётки, обмотка возбуждения.

Источник

Двигатели постоянного тока

Урок 45. Технология 8 класс ФГОС

Конспект урока «Двигатели постоянного тока»

Прежде всего давайте определимся какую функцию выполняют двигатели. Они превращают электрическую энергию в механическую.

Первый электрический двигатель был создан в 1834 году русским учёным Борисом Семёновичем Якоби.

В деятельности человека находят свое применение электродвигатели самых разных конструкций. В производстве их используют для того, чтобы привести в движение станки и механизмы, трамваи, троллейбусы, электровозы и многое другое. Электродвигатели используются даже в игрушках.

Почему же все-таки именно электродвигатели, а не паровые двигатели или, например двигатели внутреннего сгорания? Основным преимуществом двигателя, работающего на электричестве, можно назвать то, что при его работе не выделяются вредные газы, дым или пар. Для их работы не нужны запасы топлива или воды. Электродвигатели легко установить в любом удобном месте: и на стене, и под полом трамвая или троллейбуса и даже в колесах лунохода.

На производстве и в быту чаще всего используют коллекторный электродвигатель. Перед вами модель простейшего коллекторного электродвигателя. Он состоит из неподвижной части – статора и вращающейся части – ротора. В качестве статора выступает постоянный магнит. Ротор состоит из якоря и коллектора. Простейшим якорем может быть электромагнит, который представляет собой сердечник и обмотку. На валу якоря укреплён коллектор, который представляет собой два полукольца. Они изолированы не только друг от друга, но и от вала двигателя. Каждый вывод обмотки якоря припаивают к отдельному полукольцу. Электрический ток от батареек поступает в обмотку якоря через щётки – специальные скользящие контакты. Щётки чаще всего представляют собой две упругие металлические пластины, которые соединены проводами с источником тока и прижаты к полукольцам коллектора.

Поскольку якорь – это электромагнит, то у него должны быть южный и северный полюса.

Давайте узнаем, как они образуются.

Щётки соединяются с источником тока так, как показано на рисунке. Благодаря такому соединению электрический ток, который проходит по обмотке якоря делает одну сторону якоря северным полюсом, а вторую – южным.

По схеме видно, что северный полюс якоря располагается рядом с северным полюсом статора, а южный полюс якоря – рядом с южным полюсом статора.

Одноименные магнитные полюса отталкиваются, и якорь начинает вращаться. Вместе с якорем поворачивается и коллектор.

Северный полюс якоря при вращении притягивается к южному полюсу статора. Но еще до того как они сблизятся полукольца коллектора притягиваются друг к другу и полярность якоря опять изменяется. То есть меняется направление тока в обмотке якоря. Другими словами, коллектор в электродвигателе – это специальный переключатель, который меняет направление в обмотке якоря автоматически.

Как только полярность якоря меняется, полюса вновь отталкиваются друг от друга и вращение продолжается.

В основном в качестве постоянного магнита для создания магнитного тока используют электромагниты.

Существует два способа подключения обмотки возбуждения к источнику тока: параллельно по отношению к обмотке якоря и последовательно ей.

От того каким именно способом присоединена обмотка возбуждения зависят свойства электродвигателя.

Если подключение параллельное, то с увеличением механической нагрузки на вал число оборотов двигателя практически не меняется. Двигатели с таким видом соединения обмотки возбуждения к якорю чаще всего используются для привода станков.

При последовательном соединении с увеличением механической нагрузки на вал, число оборотов резко уменьшается. Двигатели такого рода находят свое применение на электрическом транспорте.

По сравнению с полем постоянных магнитов, электромагнитное возбуждение двигателя позволяет не только усилить магнитное поле, но и управлять его интенсивностью.

Для того, чтобы управлять интенсивностью магнитного поля нужно реостатом менять величину тока в цепи обмотки возбуждения. Этим изменяется число оборотов двигателя.

Еще один способ менять число оборотов двигателя – смена напряжения на его зажимах. Но этот способ – более дорогой. Поскольку, если через реостат проходит весь ток двигателя, то появляются дополнительные потери электроэнергии.

Понятно, что мы рассмотрели очень упрощенную модель электродвигателя. Настоящий имеет более сложное строение.

В основном вместо постоянного магнита для создания магнитного поля статора используется мощный электромагнит. Обмотка возбуждения такого двигателя одновременно выполняет роль обмотки одного из полюсов. Соединять обмотки полюсов надо так, чтобы полюсные наконечники сердечников имели разную полярность, которая будет обращена к якорю.

Посмотрите, как выглядит вращающийся ротор двигателя. Он состоит из якоря и коллектора.

Чтобы коэффициент полезного действия двигателя возрастал, нужно на сердечнике якоря разместить несколько обмоток. Это приводит к тому, что в коллектор входит не два полукольца, а много медных пластин. Они изолированы не только друг от друга, но и от вала двигателя.

Графитовые щётки накладывают на коллектор. К гладкой поверхности коллектора щётки прижимают с помощью пружин. Движение якоря по валу напрямую передается рабочим органам потребителя. Вращается вал в подшипниках, которые запрессованы в переднюю и заднюю крышки статора. Охлаждается двигатель вентилятором, крыльчатка которого располагается на валу.

Подведем итоги урока.

Сегодня мы с вами говорили о двигателе постоянного тока. Выяснили устройство и принцип действия коллекторного электродвигателя. Узнали, что у него две основные части: неподвижная часть — статор, который представляет собой магнит, создающий постоянное магнитное поле. И вращающаяся часть – ротор. Составные части ротора – якорь и коллектор. Электрический ток от источника подается на обмотку якоря через щётки.

Рассмотрели два случая подключения обмотки возбуждения к источнику тока в роторе, состоящем из электромагнита.

И познакомились с устройством настоящего рабочего электродвигателя.

Источник

Презентация по технологии для 8 класса на тему:»Двигатели постоянного тока».

Описание презентации по отдельным слайдам:

Двигатели постоянного тока. Учитель технологии Губарь Геннадий Васильевич МБОУ гимназия № 30 города Ставрополя © Корпорация Майкрософт (Microsoft Corporation), 2007. Все права защищены. Microsoft, Windows, Windows Vista и другие названия продуктов являются или могут являться зарегистрированными товарными знаками и/или товарными знаками в США и/или других странах. Информация приведена в этом документе только в демонстрационных целях и не отражает точку зрения представителей корпорации Майкрософт на момент составления данной презентации. Поскольку корпорация Майкрософт вынуждена учитывать меняющиеся рыночные условия, она не гарантирует точность информации, указанной после составления этой презентации, а также не берет на себя подобной обязанности. КОРПОРАЦИЯ МАЙКРОСОФТ НЕ ДАЕТ НИКАКИХ ЯВНЫХ, ПОДРАЗУМЕВАЕМЫХ ИЛИ ЗАКРЕПЛЕННЫХ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВОМ ГАРАНТИЙ В ОТНОШЕНИИ СВЕДЕНИЙ ИЗ ЭТОЙ ПРЕЗЕНТАЦИИ.

Электрические двигатели служат для превращения электрической энергии в механическую. Первый в мире электродвигатель создал русский учёный академик Борис Семёнович Якоби в 1834 году.

Электродвигатели самых разных конструкций находят широкое применение в деятельности человека. На производстве и в быту электрические двигатели приводят в движение станки и механизмы, трамваи, троллейбусы, электровозы, доильные аппараты, приборы, игрушки и др. Перед другими видами двигателей (паровыми, внутреннего сгорания) электродвигатели имеют большие преимущества. При работе они не выделяют вредных газов, дыма или пара, не нуждаются в запасах топлива и воды, их легко установить в любом удобном месте (на стене, под полом трамвая или троллейбуса, в корпусе магнитофона или в колёсах лунохода).

Рассмотрим устройство и принцип действия широко применяемого на производстве и в быту коллекторного электродвигателя. Модель простейшего коллекторного электродвигателя показана на рисунке. Коллектор Рис. Устройство простейшего коллекторного двигателя: якорь электродвигателя начинает вращаться из-за отталкивания одноимённых полюсов якоря и статора. Коллектор вращается вместе с якорем

Неподвижная часть электродвигателя — статор, представляющий собой постоянный магнит, служит для создания постоянного магнитного поля. Вращающаяся часть электродвигателя — ротор — состоит из якоря и коллектора. Простейший якорь — это электромагнит, состоящий из сердечника и обмотки. Коллектор, укреплённый на валу якоря, выполнен из двух полуколец, изолированных друг от друга и от вала двигателя. Каждый вывод обмотки якоря припаян к отдельному полукольцу. Электрический ток от источника (батарейки) подаётся в обмотку якоря через специальные скользящие контакты — щётки. Это две упругие металлические пластины, соединённые проводами с источником тока и прижатые к полукольцам коллектора. Коллектор

Якорь, как любой электромагнит, должен иметь северный и южный полюса. Как же они образуются? Щётка, расположенная на рисунке с левой стороны, соединяется с отрицательным зажимом батарейки, а щётка, расположенная справа, — с положительным. Поэтому электрический ток, проходя по обмотке якоря, делает одну его сторону северным полюсом, а другую — южным. Из рисунка видно, что северный полюс якоря расположен рядом с северным полюсом статора, а южный полюс якоря — рядом с южным полюсом статора. Благодаря отталкиванию одноимённых магнитных полюсов статора и якоря якорь начинает вращаться. Вместе с якорем поворачивается и коллектор.

При вращении якоря его северный полюс притягивается к южному полюсу статора. Однако ещё до момента сближения этих полюсов в результате взаимного притяжения полукольца коллектора, изменившие положение относительно щёток, изменяют полярность якоря. При этом изменяется направление тока в обмотке якоря. Таким образом, коллектор в электродвигателе является специальным переключателем, служащим для автоматического изменения направления тока в обмотке якоря. В результате изменения полярности якоря полюса снова отталкиваются друг от друга и вращение продолжается.

Вместо постоянного магнита для создания магнитного поля в двигателях обычно используют электромагниты. Обмотку возбуждения можно подключать к источнику тока по-разному. В одних случаях её присоединяют к тем же зажимам источника, что и обмотку якоря, т. е. параллельно. Такое соединение показано на рисунке, а. Возможно и последовательное соединение якоря с обмоткой возбуждения рис. б. Рис. Электродвигатель постоянного тока: а — с параллельным возбуждением, б— с последовательным возбуждением а б

Способ включения обмотки возбуждения относительно якоря отражается на свойствах электродвигателя. При параллельном возбуждении число оборотов двигателя мало меняется с увеличением механической нагрузки на вал. Поэтому двигатели с параллельным возбуждением используют для привода станков. В двигателях с последовательным возбуждением число оборотов резко уменьшается с увеличением механической нагрузки на вал. Это свойство позволяет использовать такие двигатели на электрическом транспорте.

Электромагнитное возбуждение двигателя даёт возможность не только усилить магнитное поле по сравнению с полем постоянных магнитов, но и управлять его интенсивностью. Для этого необходимо изменять реостатом величину тока в цепи обмотки возбуждения (рис.а), изменяя тем самым число оборотов двигателя. Менять число оборотов двигателя можно и путём перемены напряжения на его зажимах (рис.б). Однако надо помнить, что такой путь экономически менее выгоден, так как через реостат будет проходить весь ток двигателя, что создаёт дополнительные потери электрической энергии в реостате. Рис. Схемы регулирования скорости в двигателях постоянного тока: а — путём изменения величины тока возбуждения; б— путём смены напряжения электропитания

Настоящий рабочий электродвигатель по конструкции более сложен (рис.), чем рассмотренная модель. Рис. Коллекторный электродвигатель постоянного тока: а — общее устройство: 1 — подшипники, 2— задняя крышка статора, 3— обмотка, 4— якорь, 5— сердечник, 6— обмотки электромагнита, 7 — коллектор, 8 — передняя крышка статора, 9— вал, 10— вентилятор; б— медные пластины коллектора Вместо постоянного магнита магнитное поле статора образуется мощными электромагнитами — магнитными полюсами двигателя. Обмотка 3 одного из полюсов, служащая обмоткой возбуждения, и сердечник 5 отмечены на рисунке.

Обмотки полюсов соединяются между собой так, чтобы полюсные наконечники сердечников имели разную полярность, обращенную к якорю (рис.). Рис. Соединение обмоток полюсов двигателя постоянного тока: 1 — обмотка возбуждения, 2— соединительный провод Вращающийся ротор двигателя состоит из якоря и коллектора (рис.). Рис. Ротор двигателя постоянного тока: 1 — щётки, 2— коллектор, 3— соединительные проводники, 4— обмотка якоря, 5— вал

Чтобы увеличить коэффициент полезного действия электродвигателя (см. рис.), на сердечнике якоря 4 размещают несколько обмоток 6. Поэтому и коллектор 7 состоит не из двух полуколец, а из многих изолированных друг от друга и от вала двигателя медных пластин (рис. б). Коллектор имеет гладкую внешнюю поверхность, на которую накладывают щётки. Щётки из графита прижимаются к коллектору с помощью пружин. Движение якоря передаётся по валу, а с него — непосредственно рабочим органам потребителя. Вал вращается в подшипниках 1, запрессованных в заднюю 2 и переднюю 8 крышки статора. Охлаждение электродвигателя обеспечивается вентилятором 10, крыльчатка которого закреплена на валу 9.

Источник

Бытовые электродвигатели и их использование

Распечатать 04.05.2020 — Стройка.ру

СОДЕРЖАНИЕ:

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.

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.

Классы электродвигателей:

• Постоянного тока
• Бесщеточные ЕС (электронно-коммутируемые)
• Со щетками
• С последовательным возбуждением
• С параллельным возбуждением
• Со смешанным возбуждением
• С постоянными магнитами

• Переменного тока
• Универсальные
• Синхронные
• Индукционные

Таблица классификации электронных двигателей:

Электродвигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока широко применяются в качестве привода электротранспорта, промышленного оборудования, а также микропривода исполнительных механизмов. Такие электрические машины обладают следующими преимуществами:

• Возможность регулировки частоты вращения путем изменения напряжения в обмотке возбуждения. При этом крутящий момент на валу ДПТ (двигатели постоянного тока) остается неизменным.
• Высокий к.п.д. (коэффициент полезного действия) у машин постоянного тока несколько выше, чем у самых распространенных асинхронных двигателей переменного тока. При неполной нагрузке на валу к.п.д. ДПТ выше на 10-15%.
• Возможность изготовления ДПТ небольших габаритов. Практически все используемые микроприводы рассчитаны на постоянный ток.
• Простота схем управления. Для пуска, реверса и регулирования скорости и момента не требуется сложного электронного оборудования и большого количества аппаратов для коммутации.
• Возможность работы в режиме генератора. Электродвигатели такого типа можно использовать в качестве источников постоянного тока.
• Высокий пусковой момент. ДПТ используют в составе электроприводов кранов, тяговых и грузоподъемных механизмов, где требуется запуск под значительной нагрузкой.

ДПТ различают по способу возбуждения, они бывают:

• С постоянными магнитами. Такие двигатели отличаются малыми габаритами. Основная область их применения – микроприводы.
• С электромагнитным возбуждением.

Электрические машины с электромагнитами такого типа получили самое широкое распространение. Их классифицируют по способу подключения обмотки статора:

• Двигатели с параллельным возбуждением. Обмотки якоря и статора в электрической машине такого типа соединены параллельно. Такие электрические машины не требуют дополнительного источника питания для обмотки возбуждения, скорость вращения ротора практически не зависит от нагрузки. Их используют для привода металлорежущих станков и другого оборудования.
• Электродвигатели с последовательно включенной обмоткой статора. ДПТ этого типа имеют значительный пусковой момент. Их применяют в качестве привода электротранспорта и промышленных установок с необходимостью пуска под нагрузкой.
• Двигатели с независимым возбуждением. Для питания обмотки статора таких электромашин используется независимый источник постоянного тока. ДПТ такого типа отличаются широким диапазоном регулирования скоростей.
• Электрические машины со смешанным возбуждением. Электромагнит возбуждения в таких двигателях поделен на 2 части. Одна из них включена параллельно, вторая последовательно обмотке якоря. Электрические машины такого типа используются в механизмах и оборудовании, где необходим высокий пусковой момент, а также переменная и постоянная скорость при переменном моменте.

Электродвигатели переменного тока

Электрические машины такого типа широко используют для приводов всех типов технологического оборудования, электроинструментов, автоматических регуляторов. По наличию разности между скоростью вращения магнитного поля статора и частотой вращения ротора различают синхронные и асинхронные двигатели.

Асинхронные электродвигатели

Благодаря дешевизне и простоте конструкции электрические машины такого типа получили самое широкое распространение. Их принципиальное отличие – наличие так называемого скольжения. Это разность между частотой вращения магнитного поля неподвижной части электрической машины и скоростью вращение ротора.

Напряжение на вращающейся части индуцируется за счет переменного магнитного поля обмоток статора двигателя. Вращение вызывает взаимодействие поля электромагнитов неподвижной части и магнитного поля ротора, возникающего под влиянием наведенных в нем вихревых токов.

По особенностям обмоток статора выделяют:

• Однофазные двигатели переменного тока. Двигатели такого типа требуют для пуска наличия внешнего фазосдвигающего элемента. Это может быть пусковой конденсатор или индуктивное устройство. Область применения однофазных двигателей – маломощные приводы.
• Двухфазные электрические машины. Такие двигатели имеют 2 обмотки со смещенными относительно друг друга фазами. Их также используют для бытовых устройств и оборудования, имеющего небольшую мощность.
• Трех- и многофазные электродвигатели. Наиболее распространенный тип асинхронных машин. Электрические двигатели такого типа имеют от 3-х и более обмоток статора, сдвинутых по фазе на определенный угол.

По конструкции ротора асинхронные электрические машины делят на двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором.

Обмотка ротора электрических машин первого типа представляет собой несколько неизолированных стержней, выполненных из сплавов меди или алюминия, замкнутых с двух сторон кольцами (конструкция “беличья клетка”). Асинхронные двигатели такого типа обладают следующими преимуществами:

• Достаточно простая схема пуска. Такие электрические машины можно подключать непосредственно к электрической сети через аппараты коммутации.
• Допустимость кратковременных перегрузок.
• Возможность изготавливать электрические машины высокой мощности. Двигатель такого типа не содержит скользящих контактов, препятствующих наращиванию мощности.
• Относительно простое ТО и ремонт. Асинхронные электромашины имеют несложную конструкцию.
• Невысокая цена. Двигатели асинхронного типа стоят дешевле синхронных машин и ДПТ.

Электрические машины с короткозамкнутым ротором имеют свои недостатки:

• Предельная скорость вращения составляет не более 3000 об/мин при входе в синхронный режим.
• Технически сложная реализация регулирования частоты вращения.
• Высокие пусковые токи при прямом запуске.

Электродвигатели с фазным ротором частично лишены недостатков, присущих машинам с ротором конструкции “беличья клетка”. Вращающаяся часть электрической машины такого типа имеет обмотки, соединенные в схему “звезда”. Напряжение подводится к обмотке через 3 контактных кольца, закрепленных на роторе и изолированных от него.

Такие электродвигатели обладают следующими достоинствами:

• Возможность ограничивать пусковые токи при помощи резистора, включенного в цепь электромагнитов ротора.
• Больший, чем у электромашин с короткозамкнутым ротором, пусковой момент.
• Возможность регулировки скорости.

Недостатками таких двигателей являются относительно большие габариты и масса, высокая цена, более сложный ремонт и сервисное обслуживание.

Синхронные двигатели переменного тока

Как и в асинхронных электродвигателях, вращение ротора в синхронных машинах достигается взаимодействием полей ротора и статора. Скорость вращения ротора таких электрических машин равна частоте магнитного поля, создаваемого обмотками статора.

Обмотка неподвижной части двигателя рассчитана на питание от трехфазного напряжения. К электромагнитам ротора подключается постоянное напряжение. Различают явнополюсные и неявнополюсные обмотки. В синхронных двигателях малой мощности используют постоянные магниты.

Запуск и разгон синхронной машины осуществляется в асинхронном режиме. Для этого на роторе двигателя имеется обмотка конструкции “беличья клетка”. Постоянное напряжение подается на электромагниты только после разгона до номинальной частоты асинхронного режима. Синхронные двигатели имеют следующие особенности:

• Постоянная скорость вращения при переменной нагрузке.
• Высокий к.п.д. и коэффициент мощности.
• Небольшая реактивная составляющая.
• Допустимость перегрузки.

К недостаткам синхронных электродвигателей относятся:

• Высокая цена, относительно сложная конструкция.
• Сложный пуск.
• Необходимость в источнике постоянного напряжения.
• Сложность регулировки скорости вращения и момента на валу.

Все недостатки электрических машин переменного тока можно исправить установкой устройства плавного пуска или частотного преобразователя. Обоснование выбора того или иного устройства обусловлено экономической целесообразностью и требуемыми характеристиками электропривода.

Универсальные двигатели

В отдельную группу выделяют универсальные электродвигатели, которые могут работать от сети переменного тока и от источников постоянного напряжения. Они используются в электроинструментах, бытовой технике, а также других маломощных устройствах. Конструкция такой электрической машины принципиально не отличатся от двигателя постоянного тока.

Главное отличие – конструкция магнитной системы и обмоток ротора. Магнитная система состоит из изолированных друг от друга секций для снижения магнитных потерь. Обмотка ротора такой машины поделена на 2 части. При питании от переменного тока напряжение подается только на ее половину.

Это делается в целях снижения радиопомех, улучшения условий коммутации.

К преимуществам таких машин относятся:

• Высокая скорость вращения. Универсальные электродвигатели развивают скорость до 10 000 об/мин и более.
• Питание от переменного и постоянного напряжения. Двигатели такого типа широко применяют для электроинструментов, имеющих дополнительные аккумуляторные батареи.
• Возможность регулирования скорости без использования дополнительных устройств.

Однако, такие электромашины имеют свои недостатки:

• Ограниченная мощность.
• Необходимость обслуживания коллекторного узла.
• Тяжелые условия коммутации при питании от переменного напряжения из-за наличия трансформаторной связи между обмотками.
• Электромагнитные помехи при подключении к сети переменного тока.

Каждый тип двигателя имеет свои достоинства и недостатки. Выбор электрической машины для привода любого оборудования делается исходя из условий эксплуатации, требуемой частоты вращения, экономической целесообразности, типа нагрузки и других параметров.

Виды электродвигателей и их особенности

Экономичность и надежность оборудования напрямую зависят от электродвигателя, поэтому его выбор требует серьезного подхода.

Посредством электродвигателя электрическая энергия преобразуется в механическую. Мощность, количество оборотов в минуту, напряжение и тип питания являются основными показателями электродвигателей. Также, большое значение имеют массогабаритные и энергетические показатели.

Электродвигатели обладают большими преимуществами. Так, по сравнению с тепловыми двигателями сопоставимой мощности, по размеру электрические двигатели намного компактнее.

Они прекрасно подходят для установки на небольших площадках, например в оборудовании трамваев, электровозов и на станках различного назначения. При их использовании не выделяется пар и продукты распада, что обеспечивает экологическую чистоту.

Электродвигатели делятся на двигатели постоянного и переменного тока, шаговые электродвигатели, серводвигатели и линейные. Электродвигатели переменного тока, в свою очередь, подразделяются на синхронные и асинхронные.

Электродвигатели постоянного тока

Используются для создания регулируемых электроприводов с высокими динамическими и эксплуатационными показателями. К таким показателям относятся высокая равномерность вращения и перезагрузочная способность.

Их используют для комплектации бумагоделательных, красильно-отделочных и подъемно-транспортных машин, для полимерного оборудования, буровых станков и вспомогательных агрегатов экскаваторов.

Часто они применяются для оснащения всех видов электротранспорта.  

Электродвигатели переменного тока

Пользуются более высоким спросом, чем двигатели постоянного тока. Их часто используют в быту и в промышленности. Их производство намного дешевле, конструкция проще и надежнее, а эксплуатация достаточно проста.

Практически вся домашняя бытовая техника оборудована электродвигателями переменного тока. Их используют в стиральных машинах, кухонных вытяжных устройствах и т.д.

В крупной промышленности с их помощью приводится в движение станковое оборудование, лебедки для перемещения тяжелого груза, компрессоры, гидравлические и пневматические насосы и промышленные вентиляторы.  

Шаговые электродвигатели

Действуют по принципу преобразования электрических импульсов в механическое перемещение дискретного характера. Большинство офисной и компьютерной техники оборудовано ими. Такие двигатели очень малы, но высокопродуктивны. Иногда и востребованы в отдельных отраслях промышленности.  

Серводвигатели

Относятся к двигателям постоянного тока. Они высокотехнологичны. Их работа осуществляется посредством использования отрицательной обратной связи.

Такой двигатель отличается особой мощностью и способен развивать высокую скорость вращения вала, регулировка которого осуществляется с помощью компьютерного обеспечения.

Такая функция делает его востребованным при оборудовании поточных линий и в современных промышленных станках.  

Линейные электродвигатели

Обладают уникальной способностью прямолинейного перемещения ротора и статора относительно друг друга.

Такие двигатели незаменимы для работы механизмов, действие которых основано на поступательном и возвратно-поступательном движении рабочих органов.

Использование линейного электродвигателя способно повысить надежность и экономичность механизма благодаря тому, что значительно упрощает его деятельность и почти полностью исключает механическую передачу.  

Синхронные двигатели

Являются разновидностью электродвигателей переменного тока. Частота вращения их ротора равняется частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре. Их используют для компрессоров, крупных вентиляторов, насосов и генераторов постоянного тока, так как они работают с постоянной скоростью.  

Асинхронные двигатели

Также, относятся к категории электродвигателей переменного тока. Частота вращения их ротора отличается от частоты вращения магнитного поля, которое создается током обмотки статора. Асинхронные двигатели разделяются на два типа, в зависимости от конструкции ротора: с короткозамкнутым ротором и фазным ротором. Конструкция статора в обоих видах одинакова, различие только в обмотке.

Электродвигатели незаменимы в современном мире. Благодаря им значительно облегчается работа людей. Их использование помогает снизить затрату человеческих сил и сделать повседневную жизнь намного комфортнее.

Электрические двигатели: определение, разновидности, применение

Электрический двигатель – специальная машина (ее еще называют электромеханическим преобразователем), с помощью которой электроэнергия преобразовывается в механическое движение.

Побочный эффект такой конвертации – выделение тепла.

При-этом современные двигатели обладают очень высоким КПД, который достигает 98%, в результате чего их использование экономически более выгодно по сравнению с двигателями внутренного сгорания. Электрические двигатели используются во всех сферах народного хозяйства, начиная от бытового применения, заканчивая военной техникой.

Электрические двигатели и их разновидности

Как известно с базового школьного курса физики, ток бывает переменным и постоянным. В бытовой электросети – переменный ток. Батарейки, аккумуляторы и другие мобильные источники питания предоставляют постоянный ток.

Электродвигатели постоянного тока характеризуются хорошими эксплуатационными и динамическими характеристиками.

 Такие изделия широко используются в подъемных машинах, буровых станках, полимерном оборудовании, в некоторых агрегатах экскаваторов.

По принципу работы электродвигатели переменного тока бывают

• асинхронными;
• синхронными.

Подробное сравнение этих видов машин можно почитать тут.

Синхронные двигатели – электрические машины, где скорость вращения ротора полностью идентична частоте магнитного поля. Учитывая эту особенность, такие устройства актуальны там, где необходима стабильная высокая скорость вращения: насосы, крупные вентиляторы, генераторы, компрессоры, стиральные машины, пылесосы, практически все электроинструменты.

Особое внимание среди синхронных устройств, заслуживают шаговые двигатели. Они обладают несколькими обмотками. Такой подход позволяет с высокой точностью изменять скорость вращения таких электродвигателей.

Асинхронными двигателями называют такие машины, в которых скорость ротора отличается от частоты движения магнитного поля.

Нашли свое применение в подавляющем большинстве отраслей народного хозяйства: в приводах дымососов, транспортерах, шаровых мельницах, наждачных, сверлильных станках, в холодильном оборудовании, вентиляторах, кондиционерах, микроприводах.

Максимальная скорость вращения асинхронных установок – 3000 об/мин.

Интересное видео о двигателях смотрите ниже:

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Асинхронные электродвигатели могут обладать фазным и короткозамкнутым ротором.

Короткозамкнутый ротор более распространен.

Такие двигатели обладают следующими преимуществами:

• относительно одинаковая скорость вращения при разных уровнях нагрузки;
• не боятся непродолжительных механических перегрузок;
• простая конструкция;
• несложная автоматизация и пуск;
• высокий КПД (коэффициент полезного действия).

Электродвигатели с короткозамкнутым контуром требуют большой пусковой ток.

Если невозможно реализовать выполнение этого условия, то используют устройства с фазным ротором. Они обладают такими достоинствами:

• хороший начальный вращающий момент;
• нечувствительны к кратковременным перегрузкам механической природы;
• постоянная скорость работы при наличии нагрузок;
• малый пусковой ток;
• с такими двигателями применяют автоматические пусковые устройства;
• могут в небольших пределах изменять скорость вращения.

К основным недостаткам асинхронных двигателей относят то, что изменять их скорость работы можно только посредством изменения частоты электрического тока.

Кроме того, частота вращения – относительна. Она колеблется в небольших пределах. Иногда это недопустимо.

Интересное видео об асинхронных электродвигателях смотрите ниже:

Особенности работы синхронных двигателей

Все синхронные двигатели обладают такими преимуществами:

1. Они не отдают и не потребляют реактивную энергию в сеть. Это позволяет уменьшить их габариты при сохранении мощности. Типичный синхронный электродвигатель меньше асинхронного.
2. В сравнении с асинхронными устройствами, менее чувствительны к скачкам напряжения.
3. Хорошая сопротивляемость перегрузкам.
4. Такие электрические машины способны поддерживать постоянную скорость вращения, если уровень нагрузок не превышает допустимые пределы.

В любой бочке, есть ложка с дегтем. Синхронным электродвигателям присущи такие недостатки:

• сложная конструкция;
• затрудненный пуск в ход;
• довольно сложно изменять скорость вращения (посредством изменения значения частоты тока).

Сочетание всех этих особенностей делает синхронные двигатели невыгодными при мощностях до 100 Вт. А вот на более высоких уровнях производительности, синхронные машины показывают себя во всей красе.

Применение электродвигателей в бытовой технике

Бытовые электродвигатели сегодня заслуженно считаются практически базовым компонентом бытовых электроприборов.

Так как бытовые электромашины и приборы отличаются по своим функциональным и мощностным возможностям, то и конструкции электродвигателей обладают существенными различиями.

Бытовые электродвигатели, согласно основной классификации, делятся на электродвигатели для бытовой техники постоянного и переменного тока.

Так, асинхронные электродвигатели переменного тока используются при производстве холодильников, вентиляторов, стиральных машин и проигрывателей. А коллекторные электродвигатели переменного тока, имеющие более сложную структуру, используются при производстве кофемолок, пылесосов, электроплит, миксеров, дрелей, перфораторов и прочих машин, которые должны обладать высокой частотой вращения.

Принцип работы асинхронного электродвигателя

Современные электродвигатели для бытовой техники обычно обладают сходной структурой: ротором, который связан с механизмом, и статором, на котором находится обмотка возбуждения. Бытовые электродвигатели переменного тока, используемые при производстве бытовой техники, бывают асинхронные и синхронные. Структура асинхронного двигателя предполагает подачу энергии к ротору с помощью электромагнитной индукции. Такие двигатели отличает высокая надежность работы и дешевизна. Что касается основных компонентов этой разновидности двигателей, то основными частями является статор и ротор. Статор представляет собой электрический компонент, собранный из железных пластин, которые образуют группы электромагнитов, расположенных таким образом, что получается цилиндр. Хотя бы один плюс такого магнита располагается по направлению к центру. Магнитные полюса реализованы посредством намотки по часовой и против часовой стрелки медного провода. В результате получаются катушки — северный и южный полюс. А ротор является вращающимся элементом, состоящим из группы электромагнитов, которые находятся вокруг цилиндра с плюсом. Ротор обращен к статору и находится внутри статора. В результате магнитное поле статора движется под влиянием источника питания переменного тока, а индуцированное магнитное поле ротора следует за вращением поля статора.

Электродвигатели серии КД

Электродвигатели серии КД являются разновидностью асинхронных электродвигателей переменного тока. В их обмотку включены конденсаторы, которые и определяют фазу сдвига тока. Электродвигатели серии КД подключаются в однофазную сеть с помощью специальных микросхем. Данная разновидность бытовых электродвигателей подразделяется на трехфазные и двухфазные, которые определяются по способу схемы подключения.

Применяются электродвигатели серии КД при производстве бытовой техники небольших мощностей (магнитофоны, проигрыватели, циркуляционные насосы водных и отопительных систем, воздуходувках, дымососы отопительных систем и пр.).

Электродвигатель. Виды и применение. Работа и устройство

Электродвигатель представляет электромашину, перестраивающую электрическую энергию в механическую. Обычно электрическая машина реализует механическую работу благодаря потреблению приложенной к ней электроэнергии, преобразовывающейся во вращательное движение. Ещё в технике есть линейные двигатели, способные создавать сразу поступательное движение рабочего органа.

Особенности конструкции и принцип действия

Не важно какое конструктивное исполнение, но устройство любых электродвигателей однотипное. Ротор и статор находятся внутри цилиндрической проточки.

Вращение ротора возбуждают магнитное поле, отталкивающее его полюса от статора (неподвижной обмотки). Сохранять постоянное отталкивание можно путём перекоммутации обмоток ротора, или образовав вращающееся магнитное поле непосредственно в статоре.

Первый способ присущий коллекторным электродвигателям, а второй — асинхронным трехфазным.

Корпус любых электродвигателей обычно чугунный или выполнен из сплава алюминия. Однотипные двигатели, не смотря на конструкцию корпуса производятся с одинаковыми установочными размерами и электрическими параметрами.

Работа электродвигателя базируется на принципах электромагнитной индукции. Магнитная и электрическая энергия создают электродвижущуюся силу в замкнутом контуре, проводящем ток. Это свойство заложено в работу любой электромашины.

На движущийся электроток в середине магнитного поля постоянно воздействует механическая сила, стремительно пытающаяся отклонить направление зарядов в перпендикулярной силовым магнитным линиям плоскости. Во время прохождения электротока по металлическому проводнику либо катушке, механическая сила норовит подвинуть или развернуть всю обмотку и каждый проводник тока.

Назначение и применение электродвигателей

Электрические машины имеют много функций, они способны усиливать мощность электрических сигналов, преобразовывать величины напряжения либо переменный ток в постоянный и др.

Для выполнения таких разных действий существуют многообразные типы электромашин. Двигатель представлят тип электрических машин, рассчитанных для преобразования энергии.

А именно, этот вид устройств превращает электроэнергию в двигательную силу или механическую работу.

Он пользуется большим спросом во многих отраслях. Их широко используется в промышленности, на станках различного предназначения и в других установках. В машиностроении, к примеру, землеройных, грузоподъёмных машинах. Также они распространены в сферах народного хозяйства и бытовых приборах.

Классификация электродвигателей

Электродвигатель, является разновидностью электромашин по:

• Специфике, создающегося вращательного момента: — гистерезисные;— магнитоэлектрические.
• Строению крепления: — с горизонтальным расположением вала;— с вертикальным размещением вала.
• Защите от действий внешней среды: — защищённые; — закрытые;— взрывонепроницаемые.

В гистерезисных устройствах вращающий момент образуется путём перемагничивания ротора или гистерезиса (насыщения). Эти двигатели мало эксплуатируются в промышленности и не считаются традиционными. Востребованными являются магнитоэлектрические двигатели. Существует много модификаций этих двигателей.

Их разделяют на большие группы по типу протекающего тока:

• Постоянного тока.
• Переменного тока.
• Универсальные двигатели (работают на постоянном переменном токе).

Особенности магнитоэлектрических двигателей постоянного тока

С помощью двигателей постоянного тока создают регулируемые электрические приводы с высокими эксплуатационными и динамическими показателями.

Типы электродвигателей:

• С электромагнитами.
• С постоянными магнитами.

Группа электродвигателей, питание которых выполняется постоянным током, подразделяется на подвиды:

• Коллекторные. В этих электроприборах присутствует щёточно-коллекторный узел, обеспечивающий электрическое соединение неподвижной и вращающейся части двигателя. Устройства бывают с самовозбуждением и независимым возбуждением от постоянных магнитов и электромагнитов.
• Выделяют следующие виды самовозбуждения двигателей: — параллельное; — последовательное;— смешанное.
• Коллекторные устройства имеют несколько минусов: — низкая надёжность приборов;— щёточно-коллекторный узел довольно сложная в обслуживании составляющая часть магнитоэлектрического двигателя.
• Безколлекторные (вентильные). Это двигатели с замкнутой системой, работающие по аналогичному принципу работы синхронных устройств. Оснащены датчиком положения ротора, преобразователем координат, а также инвертором силовым полупроводниковым преобразователем.

Эти машины выпускаются различных размеров от самых маленьких низковольтных до громадных размеров (в основном до мегаватта). Миниатюрными электродвигателями оснащены компьютеры, телефоны, игрушки, аккумуляторные электроинструменты и т.п.

Применение, плюсы и минусы электродвигателей постоянного тока

Электромашины постоянного тока применяют в разных областях. Ими комплектуют подъёмно-транспортные, красочно-отделочные производственные машины, а также полимерное, бумажное производственное оборудование и т.д. Часто электрический двигатель этого типа встраивают в буровые установки, вспомогательные агрегаты экскаваторов и другие виды электротранспорта.

Преимущества электрических двигателей:

• Лёгкость в управлении и регулировании частоты вращения.
• Простота конструкции.
• Отменные пусковые свойства.
• Компактность.
• Возможность эксплуатации в разных режимах (двигательном и генераторном).

Минусы двигателей:

• Коллекторные двигатели требуют трудное профилактическое обслуживание щёточно-коллекторных узлов.
• Дороговизна производства.
• Коллекторные устройства имеют не большой срок службы из-за изнашивания самого коллектора.

Электродвигатель переменного тока

В электродвигателях переменного тока электроток описывается по синусоидальному гармоническому закону, периодично меняющему свой знак (направление).

Статор этих устройств изготавливают из ферромагнитных пластинок, имеющих пазы для помещения в них витков обмотки с конфигурацией катушки.

Электродвигатели по принципу работы бывают синхронными и асинхронными. Главным их отличием является то, что скорость магнитодвижущей силы статора в синхронных приборах равна скорости вращения ротора, а в асинхронных двигателях эти скорости не совпадают, обычно ротор вращается медленнее поля.

Синхронный электродвигатель

Из-за одинакового (синхронного) вращения ротора с магнитным полем, аппараты именуют синхронными электродвигателями. Их подразделяют на подвиды:

• Реактивный.
• Шаговый.
• Реактивно-гистерезисный.
• С постоянными магнитами.
• С обмотками возбуждения.
• Вентильный реактивный.
• Гибридно-реактивный синхронный двигатель.

Большая часть компьютерной техники оснащена шаговыми электродвигателями. Преобразование энергии в этих устройствах основано на дискретно угловом передвижении ротора.

Шаговый  электродвигатель имеет высокую продуктивность, независящую от их мизерных размеров.

Достоинства синхронных двигателей:

• Стабильность частоты вращения, что не зависит от механических нагрузок на валу.
• Низкая чувствительность к скачкам напряжения.
• Могут выступать в роли генератора мощности.
• Снижают потребление мощности, предоставляемой электростанциями.

Недостатки в синхронных устройствах:

• Сложности с запуском.
• Сложность конструкции.
• Затруднения в регулировки частоты вращения.

Недостатки синхронного двигателя, делают более выгодным для использования электродвигатель асинхронного типа.

Тем не менее, большинство синхронных двигателей из-за их работы с постоянной скоростью востребованы для установок в компрессоры, генераторы, насосы, а также крупные вентиляторы и пр. оборудование.

Асинхронный электродвигатель

Статор асинхронных двигателей представляет распределённую двухфазную, трехфазную, реже многофазную обмотку. Ротор выполняют в виде цилиндра, используя медь, алюминий либо металл.

В его пазы залиты либо запрессованные токопроводящие жилы к оси вращения под определённым углом. Они соединяются в одно целое на торцах ротора.

Противоток возбуждается в роторе от переменного магнитного поля статора.

По конструктивным особенностям выделяют два вида асинхронных двигателей:

• С фазным ротором.
• С короткозамкнутым ротором.

В остальном конструкция приборов не имеет отличий, статор у них абсолютно одинаковый. по числу обмоток выделяют такие электродвигатели:

• Однофазные. Этот тип двигателей самостоятельно не запускается, ему требуется стартовый толчок. Для этого применяется пусковая обмотка либо фазосдвигающая цепь. Также приборы запускаются вручную.
• Двухфазные. В этих устройствах присутствуют две обмотки со смещёнными на угол фазами. В приборе возникает вращающееся магнитное поле, напряженность которого в полюсах одной обмотки нарастает и синхронно спадает в другой. Двухфазный электродвигатель может самостоятельно запускаться, но с реверсом присутствуют сложности. Часто этот тип устройств подключают к однофазным сетям, включая вторую фазу через конденсатор.
• Трехфазные. Достоинством этих типов электродвигателей является легкий реверс. Основные части двигателя – это статор с тремя обмотками и ротор. Позволяет плавно регулировать скорость ротора. Эти приборы довольно востребованы в промышленности и технике.
• Многофазные. Состоят эти устройства из встроенной многофазной обмотки в пазах статора на его внутренней поверхности. Эти двигатели гарантируют высокую надёжность при эксплуатации и считаются усовершенствованными моделями двигателей.

Асинхронные электрические двигатели значительно облегчают работу людей, поэтому они незаменимы во многих сферах.

Достоинствами этих приборов, которые сыграли роль в их популярности, являются следующие моменты:

• Простота производства.
• Высокая надёжность.
• Не нуждаются в преобразователях для включения в сеть.
• Небольшие расходы при эксплуатации.

Ко всему этому, можно добавить относительную стоимость асинхронных приборов. Но они также имеют и недостатки:

• Невысокий коэффициент мощности.
• Трудность в точной регулировке скорости.
• Маленький пусковой момент.
• Зависимость от напряжения сети.

Но благодаря питанию электродвигателя с помощью частотного преобразователя, некоторые недостатки устройств устраняются.

Поэтому потребность асинхронных моторов не падает. Их применяют в приводах разных станков в областях металлообработки, деревообработки и пр.

В них нуждаются ткацкие, швейные, землеройные, грузоподъёмные и другие виды машин, а также вентиляторы, насосы, центрифуги, разные электроинструменты и бытовые приборы.

Похожие темы:

XXVII. Охрана труда при выполнении работ на электродвигателях / КонсультантПлюс

XXVII. Охрана труда при выполнении работ

на электродвигателях

27.1. Если работа на электродвигателе или приводимом им в движение механизме связана с прикосновением к токоведущим и вращающимся частям, электродвигатель должен быть отключен с выполнением предусмотренных Правилами технических мероприятий, предотвращающих его ошибочное включение. При этом у двухскоростного электродвигателя должны быть отключены и разобраны обе цепи питания обмоток статора.

Работу, не связанную с прикосновением к токоведущим или вращающимся частям электродвигателя и приводимого им в движение механизма, разрешается производить на работающем электродвигателе.

Запрещается снимать ограждения вращающихся частей работающих электродвигателя и механизма.

27.2. При работе на электродвигателе правомерна установка заземления на любом участке кабельной линии, соединяющей электродвигатель с секцией РУ, щитом, сборкой.

Если работы на электродвигателе рассчитаны на длительный срок, не выполняются или прерваны на несколько дней, то отсоединенная от него КЛ должна быть заземлена также со стороны электродвигателя.

В тех случаях, когда сечение жил кабеля не позволяет применять переносные заземления, у электродвигателей напряжением до 1000 В разрешается заземлять КЛ медным проводником сечением не менее сечения жилы кабеля либо соединять между собой жилы кабеля и изолировать их. Такое заземление или соединение жил кабеля должно учитываться в оперативной документации наравне с переносным заземлением.

27.3. Перед допуском к работам на электродвигателях, способных к вращению за счет соединенных с ними механизмов (дымососы, вентиляторы, насосы), штурвалы запорной арматуры (задвижек, вентилей, шиберов) должны быть заперты на замок. Кроме того, должны быть приняты меры по затормаживанию роторов электродвигателей или расцеплению соединительных муфт.

Необходимые операции с запорной арматурой должны быть согласованы с начальником смены технологического цеха, участка с записью в оперативном журнале.

27.4. Со схем ручного дистанционного и автоматического управления электроприводами запорной арматуры, направляющих аппаратов должно быть снято напряжение.

На штурвалах задвижек, шиберов, вентилей должны быть вывешены плакаты «Не открывать! Работают люди», а на ключах, кнопках управления электроприводами запорной арматуры — «Не включать! Работают люди».

27.5. На однотипных или близких по габариту электродвигателях, установленных рядом с двигателем, на котором предстоит выполнить работу, должен быть вывешен плакат «Стой! Напряжение» независимо от того, находятся они в работе или остановлены.

27.6. Работы по одному наряду на электродвигателях одного напряжения, выведенных в ремонт агрегатов, технологических линий, установок могут проводиться на условиях, предусмотренных пунктом 6.9 Правил. Допуск на все заранее подготовленные рабочие места разрешается выполнять одновременно, оформление перевода с одного рабочего места на другое не требуется. При этом запрещается опробование или включение в работу любого из перечисленных в наряде электродвигателей до полного окончания работы на других электродвигателях.

27.7. Порядок включения электродвигателя для опробования должен быть следующим:

производитель работ удаляет бригаду с места работы, оформляет окончание работы и сдает наряд оперативному персоналу;

оперативный персонал снимает установленные заземления, плакаты, выполняет сборку схемы.

После опробования при необходимости продолжения работы на электродвигателе оперативный персонал вновь подготавливает рабочее место и бригада по наряду повторно допускается к работе на электродвигателе.

27.8. Работу на вращающемся электродвигателе без соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями разрешается проводить по распоряжению.

27.9. Обслуживание щеточного аппарата на работающем электродвигателе разрешается выполнять по распоряжению обученному для этой цели работнику, имеющему группу III, при соблюдении следующих мер предосторожности:

работать с использованием средств защиты лица и глаз, в застегнутой спецодежде, остерегаясь захвата ее вращающимися частями электродвигателя;

пользоваться диэлектрическими галошами, коврами;

не касаться руками одновременно токоведущих частей двух полюсов или токоведущих и заземленных частей.

Кольца ротора разрешается шлифовать на вращающемся электродвигателе лишь с помощью колодок из изоляционного материала.

27.10. В инструкциях по охране труда соответствующих организаций должны быть детально изложены требования к подготовке рабочего места и организации безопасного проведения работ на электродвигателях, учитывающие виды используемых электрических машин, особенности пускорегулирующих устройств, специфику механизмов, технологических схем.

Типы электродвигателей и их применение

Электродвигатель — это электромеханическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. В основном существует три типа электродвигателей: электродвигатели переменного тока (синхронные и асинхронные электродвигатели), электродвигатели постоянного тока (щеточные и бесщеточные) и электродвигатели специального назначения.

Каков принцип работы электродвигателя?

• Когда проводник с током находится во внешнем магнитном поле, перпендикулярном проводнику, на проводник действует сила, перпендикулярная ему самому и внешнему магнитному полю.
• Правило правой руки для силы, действующей на проводник, можно использовать для определения направления силы, действующей на проводник: если большой палец правой руки указывает в направлении тока в проводнике, а пальцы силы на проводнике кондуктор направлен наружу от ладони правой руки.
• Аналоговые электросчетчики (т. Е. Гальванометр, амперметр, вольтметр) работают по моторному принципу. Электродвигатели — важное применение моторного принципа.

Строительство

Электродвигатель состоит из постоянного внешнего полевого магнита (статора) и спирального проводящего амперметра (ротора), который может свободно вращаться внутри полевого магнита. Щетки и коммутатор (сконструированный по-разному, если на якорь подается переменный или постоянный ток) подключаются к якорю к внешнему источнику напряжения. Скорость вращения двигателя зависит от величины тока, протекающего через него, количества катушек на якоре, силы полевого магнита, проницаемости якоря и механической нагрузки, связанной с валом.

Типы электродвигателей

В целом электродвигатели подразделяются на два типа (электродвигатели переменного тока и электродвигатели постоянного тока).
Сейчас!
Узнаем подробно о подтипах двигателей переменного и постоянного тока.

Типы двигателей переменного тока

Синхронные двигатели

Есть два типа синхронных двигателей.

1. Обычная
2. Супер

Двигатели асинхронные

• Асинхронные двигатели

• Коллекторные двигатели

  • Серия
  • Компенсация
  • Шунт
  • Отталкивание
  • Индукция запуска отталкивания
  • Индукция отталкивания

Классификация по виду тока

Классификация по скорости работы

• Постоянная скорость.
• Переменная скорость.
• Регулируемая скорость.

Классификация по конструктивным особенностям

• Открыто
• Закрытый
• Полузакрытый
• Вентилируемый
• Трубопровод вентилируемый
• Клепка рама-проушина и т. Д.

Типы двигателей постоянного тока

Наиболее распространенные типы двигателей постоянного тока —

• Двигатели с постоянными магнитами
• Матовый электродвигатель постоянного тока
• Двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой
• Двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой
• Составной двигатель постоянного тока
• Суммарное соединение
• Дифференциальное соединение
• Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом
• Отдельно возбужденное
• Бесщеточный двигатель постоянного тока
• Двигатели постоянного тока без сердечника или железа
• Электродвигатели постоянного тока с печатным рисунком якоря или блинчика
• Универсальные двигатели

Двигатель постоянного тока

В общем, двигатели постоянного тока наиболее желательны в двух ситуациях.Первый — это когда единственная доступная энергия — это постоянный ток, который встречается в автомобилях и небольших устройствах с батарейным питанием. Другой — когда кривую крутящего момента-скорости необходимо тщательно подправить. По мере развития технологий и управления двигателями переменного тока этот аспект становится менее важным, но исторически двигатель постоянного тока легко настраивался, что делало его подходящим для сервоприводов и тяговых устройств. С относительной скоростью высокого тока и низкого напряжения. Разновидностями стандартного двигателя постоянного тока являются силовой и бесщеточный двигатель постоянного тока, который представляет собой очень сложное устройство по сравнению со стандартным двигателем.Двигатели постоянного тока используются в приложениях, требующих управления скоростью или положением, и когда требуется высокий пусковой крутящий момент, поскольку двигатели переменного тока испытывают трудности в этой области.

Смотрите также:

Двигатели с постоянными магнитами

• Двигатель с постоянными магнитами (PM) отличается от двигателя постоянного тока с возбужденным полем в одном отношении: двигатель с постоянным магнитным полем получает свое поле от постоянного магнита, тогда как в двигателе постоянного тока с возбужденным полем поле создается, когда ток возбуждения протекает через катушки возбуждения.
• В двигателе с возбужденным полем магнитный поток остается постоянным только до тех пор, пока постоянным остается ток возбуждения. Но, напротив, в двигателе с постоянными магнитами поток всегда постоянный.
• Мощность, производимая любым двигателем, определяется как:

Где, P _° = выходная мощность (л.с.)

T = крутящий момент (фунт-фут)

N _rt = частота вращения ротора (об / мин)

• Таким образом, выходная мощность пропорциональна произведению крутящего момента и скорости.

Двигатели с постоянными магнитами можно разделить на 3 типа:

1. Обычный двигатель с постоянными магнитами
2. Двигатель с подвижной катушкой
3. Бесщеточный двигатель постоянного тока

Обычный двигатель с постоянными магнитами

Обычные электродвигатели с постоянными магнитами включают в себя узел ротора, имеющий полюсные постоянные магниты, связанные со ступицей ротора и заключенные в немагнитную металлическую втулку. Обычные узлы ротора включают немагнитный материал, например пластик, между каждым из постоянных магнитов, чтобы поддерживать желаемую ориентацию постоянных магнитов на ступице ротора.Посадка с натягом между металлической втулкой и постоянными магнитами плотно прилегает к ротору.

Ротор с подвижной катушкой

Двигатель с подвижной катушкой (MCM), хотя и является двигателем с постоянными магнитами, отличается от обычного двигателя с постоянными магнитами в первичной обмотке якоря. MCM является результатом инженерного требования, чтобы двигатели имели высокий крутящий момент, низкую инерцию ротора и низкую электрическую постоянную времени. Эти требования выполняются в MCM.

Моментный двигатель

Можно утверждать, что все двигатели производят крутящий момент.Следовательно, все двигатели можно назвать моментными двигателями. Однако моментный двигатель отличается от других двигателей постоянного тока тем, что он должен работать в течение длительных периодов времени в условиях остановки или низкой скорости. Не все двигатели постоянного тока предназначены для этой операции. Низкая ЭДС означает, что будет протекать большой ток якоря. Большинство обычных двигателей постоянного тока не предназначены для рассеивания тепла, создаваемого этим большим током. Но моментные двигатели предназначены для работы на низкой скорости или в условиях остановки в течение длительных периодов времени и используются в таких приложениях, как намотка или ленточные накопители.В намоточных устройствах натяжение часто регулируется моментным двигателем.

Шаговый двигатель

• Шаговый двигатель — это действительно цифровой двигатель.
• После того, как ротор сделает шаг, он останавливается, пока не получит импульс.
• Шаговый двигатель — это электромеханическое устройство, преобразующее электрические импульсы в дискретные механические движения.
• Вал или шпиндель шагового двигателя вращается с дискретным шагом при подаче на него электрических командных импульсов в правильной последовательности.
• Вращение двигателя напрямую связано с этими приложенными входными импульсами.
• Последовательность подаваемых импульсов напрямую зависит от направления вращения вала двигателя. Скорость вращения валов двигателя зависит от частоты входных импульсов, а длина вращения напрямую связана с количеством подаваемых входных импульсов.

Связанные темы

Типы двигателей и принцип их работы (для коммерческого и промышленного применения)

Двигатели — это механические или электромеханические устройства, преобразующие энергию в движение.Энергия в форме электрической, гидравлической или пневматической преобразуется во вращательное или линейное движение, а затем выводится на вал или другой компонент передачи энергии, где она обеспечивает полезную работу. Электродвигатели включают разновидности переменного или постоянного тока, которые далее подразделяются на электродвигатели специального назначения, включая мотор-редукторы, шаговые двигатели, серводвигатели и линейные двигатели. Гидравлические и пневматические двигатели используют жидкость (масло, воздух) в качестве движущей силы. К химическим двигателям относятся подвесные моторы для использования на лодках и ракетных двигателях, оба из которых используют внутреннее сгорание и часто называются двигателями.Электродвигатель, используемый для приведения в движение небольших рыбацких лодок, называется троллинговым двигателем. Ни одна из этой последней группы здесь не обсуждается.

Типы двигателей (и принцип их работы)

Двигатели переменного тока

Двигатели переменного тока

— это электромеханические устройства, приводимые в действие переменным током для создания вращательного движения. Вращение обеспечивает механическую работу для привода других вращающихся машин, таких как насосы. Для облегчения взаимозаменяемости доступны стандартные размеры корпуса с разным диапазоном мощности. Корпуса могут варьироваться от простых открытых конструкций до взрывозащищенных невентилируемых конструкций, обычно полностью закрытые с вентиляторным охлаждением (TEFC).Международная рейтинговая система также предписывает уровни охлаждения и защиты. Двигатели переменного тока составляют значительную часть используемых сегодня двигателей и приводят в действие насосы, вентиляторы, компрессоры и т. Д. Диапазон размеров от машин с малой мощностью до 20 000 л.с. Двигатели переменного тока будут одно- или трехфазными.

Трехфазные машины классифицируются по конструкции ротора: с короткозамкнутым ротором или с фазным ротором. В конструкции с короткозамкнутым ротором используются медные или алюминиевые стержни ротора, закороченные концевыми кольцами, и в определенном смысле они представляют собой настоящие индукционные машины — своего рода вращающийся трансформатор.Роторы с обмоткой используют проволочные роторы, количество полюсов которых равно количеству полюсов статора, а контактные кольца обеспечивают метод вставки сопротивления для запуска и для изменения скорости. Пуск трехфазных машин при полном напряжении или через линию возможен примерно до 200 л.с., после чего часто требуется метод пониженного напряжения, особенно для двигателей, которые запускаются часто, из-за заметного падения напряжения, влияющего на освещение. , двигатели прочие и др.

Однофазные двигатели используются в основном в диапазонах дробных л.с.Они не запускаются автоматически и могут быть сгруппированы по способу запуска. Наиболее широко используемая конструкция — двигатель с расщепленной фазой — использует две обмотки статора для получения пары несимметричных токов обмотки, при этом вспомогательная обмотка отключается, когда двигатель приближается к синхронной скорости. Конденсаторный двигатель вставляет конденсатор во вспомогательную обмотку, который в случае конденсаторной пусковой машины выпадает, когда двигатель приближается к рабочей скорости, а в случае двухзначного конденсаторного двигателя переключается на второй конденсатор по мере приближения. скорость бега.В конструкции постоянного разделенного конденсатора вспомогательная обмотка и конденсатор остаются под напряжением на рабочей скорости. Наконец, двигатель с экранированными полюсами использует неравномерно разделенные полюса с экранирующими катушками, которые заставляют вращающееся поле перемещаться в направлении заштрихованного полюса (т. Е. Необратимо). Двигатели с расщепленными полюсами — одни из самых дешевых из однофазных машин. В синхронизирующих устройствах используются синхронные однофазные двигатели.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашей полной статьей о типах двигателей переменного тока.

Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока — это электромеханические устройства, приводимые в действие постоянным током для создания вращательного движения. Движение обеспечивает вращательную работу для приведения в движение других вращающихся машин, таких как подъемники, с разными скоростями. Определенные схемы проводки могут создавать сильный крутящий момент на низкой скорости, что делает их пригодными в качестве тяговых двигателей для локомотивов, хотя они в значительной степени были заменены двигателями с регулируемой частотой вращения. Точно так же двигатели для гольф-каров неуклонно переделываются от щеточных конструкций к более продвинутым формам с электронными приводами.Для облегчения взаимозаменяемости доступны стандартные размеры корпуса с разным диапазоном мощности. Корпуса могут быть от простых открытых конструкций до взрывозащищенных невентилируемых. Международная рейтинговая система также предписывает уровни охлаждения и защиты. Двигатели постоянного тока находят множество применений в игрушках и потребительских товарах и широко используются автопроизводителями. Они находят обслуживание на лифтах, вилочных электропогрузчиках и конвейерах, где нагрузки с постоянным крутящим моментом являются нормальным явлением. Двигатели постоянного тока доступны как в щеточной, так и в бесщеточной (с постоянными магнитами) конструкциях, причем для работы последних требуются электронные приводы и контроллеры.

Традиционные щеточные двигатели постоянного тока классифицируются на основе возбуждения, используемого в обмотке возбуждения, с тремя основными различиями: шунтирующими, последовательными и составными. Шунтовые двигатели имеют низкий пусковой момент, низкую перегрузочную способность, минимальное изменение скорости в ответ на нагрузку и плохую стабильность при нулевой нагрузке. Серийные двигатели обладают высокими пусковыми моментами, высокой перегрузочной способностью, значительным изменением скорости в зависимости от нагрузки и хорошей стабильностью при нулевой нагрузке. Составные двигатели находятся где-то между двумя другими по характеристикам, хотя они тоже остаются стабильными при нулевой нагрузке.

Для двигателей постоянного тока мощностью более 3/4 л.с. необходимо использовать стартеры для ограничения пускового тока во избежание возгорания коммутаторов.

Мотор-редукторы

Мотор-редукторы

— это электромеханические устройства, приводимые в действие переменным или постоянным током для создания вращательного движения. Движение обеспечивает вращательную работу, которая затем понижается через встроенный редуктор для привода других вращающихся машин, таких как конвейеры или упаковочные машины. Мотор-редукторы используются там, где требуется, чтобы двигатели и редукторы скорости обеспечивали высокий крутящий момент на низких скоростях.За счет интеграции двух компонентов мотор-редукторы достигают КПД по размеру, устраняют внешние муфты, улучшают сопротивление смыванию и т. Д. Часто редукторы взаимозаменяемы между производителями. Хотя мотор-редукторы редко используются для больших двигателей, они довольно часто имеют дробную мощность. Они доступны с различными типами выходных валов с выбором среди двигателей переменного тока, щеточных и бесщеточных двигателей постоянного тока.

Шаговые двигатели

Шаговые двигатели

— это электромеханические устройства, приводимые в действие переменным током для создания вращательного движения и позиционирования.Как правило, шаговые двигатели не включают в себя контур обратной связи, как серводвигатели, а вместо этого достигают управления положением, поворачивая ротор двигателя на дискретное количество шагов. Они специфичны для приложений управления движением. Шаговые двигатели используются в приложениях позиционирования, где важно удерживать позицию, и используются на упаковочных машинах, принтерах и т. Д., Где потеря положения из-за перегрузки не критична и где важна экономия.

Серводвигатели

Серводвигатели

— это электромеханические устройства, приводимые в действие переменным или постоянным током для создания вращательного движения и позиционирования.Серводвигатели используют контур обратной связи для управления радиальным положением ротора двигателя по отношению к его статору. Они специфичны для приложений управления движением. Серводвигатели используются в приложениях для позиционирования, где первостепенное значение имеет плавное управляемое движение, например, в промышленных роботах. Во втором примере упаковочная машина может использовать серводвигатель для индексации точного количества упаковочной пленки в зоне формования, где в прошлом такая подача могла регулироваться с помощью механического индексатора с приводом от двигателя.

Линейные двигатели

Линейные двигатели

— это электромеханические устройства, приводимые в действие переменным или постоянным током для создания линейного, а не вращательного движения. Линейное движение полезно в приложениях, где можно использовать воздушный цилиндр, но где требуется большая точность и обратная связь по положению, или где движение может изменяться от хода к ходу. Конфигурация двигателя и форма движка / ползуна также могут быть проблемой. Линейные двигатели используются в упаковочных машинах, сборочных машинах, подъемно-транспортном оборудовании и в различных областях медицинского оборудования.

Пневматические двигатели

Пневматические двигатели

— это механические устройства, приводимые в действие давлением воздуха для создания вращательного движения. Движение обеспечивает вращательную работу для привода других вращающихся машин, таких как приемные бобины и инструменты. Пневматические двигатели используются там, где есть источник сжатого воздуха, и там, где необходим постоянный крутящий момент независимо от скорости, например, на приемной бобине на упаковочной машине. Они также используются во взрывоопасных средах, где считаются искробезопасными.

Гидравлические двигатели

Гидравлические двигатели

— это механические устройства, приводимые в действие жидкостью для создания вращательного движения. Движение обеспечивает вращательную работу для привода других вращающихся элементов, таких как ведущие колеса экскаватора тяжелого оборудования. Гидравлические двигатели широко используются в строительной технике, где требуется вращательное движение от компактного устройства, а гидравлическая энергия уже доступна. Гидравлические двигатели могут быть лопастными, шестеренчатыми или поршневыми, как и гидравлические насосы. Двигатели LSHT или низкоскоростные двигатели с высоким крутящим моментом доступны у некоторых производителей.Модифицированный электродвигатель лопаточного типа, называемый электродвигателем роторного упора, имеет более низкое трение и лучшее уплотнение, чем эквивалентный электродвигатель с крыльчаткой.

Различные области применения двигателей и отрасли

Среди двигателей переменного, постоянного, шестеренчатого, пневматического и гидравлического двигателей они обеспечивают вращательное движение, в то время как шаговые, сервомоторы и линейные двигатели обеспечивают позиционирование. Электродвигатель переменного тока — вероятный выбор для привода насоса; двигатель постоянного тока хорошо подходит для привода барабана крана, где важна переменная скорость; мотор-редукторы выполняют те же функции, что и двигатели постоянного и переменного тока без покрытия, за исключением того, что они имеют встроенные редукторы; а воздушные и гидравлические двигатели удовлетворяют аналогичные потребности в ситуациях, когда электричество нецелесообразно или неприемлемо.

Позиционирование — это область трех других типов, что означает, что эти типы используются там, где элементы машин должны быть перемещены в точные места. В то время как машины вращательного движения охватывают весь спектр размеров от очень маленьких субфракционных единиц HP до самых больших машин, превышающих NEMA, шаговые, сервомоторы и линейные двигатели обычно достигают максимальной мощности в несколько лошадиных сил и превосходят в меньших размерах.

Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока повсеместно используются в промышленности. В них используются роторы с короткозамкнутым ротором (бесщеточные), которые создают магнитные поля в обмотках полюсов, которые затем взаимодействуют с магнитными полями обмоток статора, вызывая вращение.Скорость двигателя переменного тока зависит от количества полюсов и частоты подаваемого напряжения, особенно часто встречаются 1800 (4-полюсный) и 3600 об / мин (2-полюсный). Фактическая скорость немного отстает от номинальной скорости вращающегося магнитного поля или линейной скорости и зависит от нагрузки. Синхронные двигатели переменного тока точно соответствуют скорости вращающегося поля независимо от нагрузки, но их применение обычно ограничивается особыми случаями, когда это важно, например, в двигателях-генераторах. Другой синхронный двигатель, так называемый двигатель переменного тока с постоянными магнитами, использует ту же технологию с постоянными магнитами, что и бесщеточные конструкции постоянного тока, для создания синхронных двигателей переменного тока, которые доступны в дробных и интегральных размерах л.с.Эти двигатели требуют электронных приводов. Двигатели переменного тока по своей сути не подходят для управления скоростью, хотя существует ряд методов как в конструкции двигателя (с фазным ротором), так и в схеме контроллера, чтобы сделать возможным управление скоростью. Несколько обмоток — это один из способов получения двухскоростного асинхронного двигателя. Частотно-регулируемые приводы могут обеспечивать плавную регулировку скорости. Также доступны различные пускатели, такие как устройства плавного пуска, которые помогают снизить воздействие запуска двигателя, например, на бутылки на конвейерной линии.

Другой двигатель переменного тока, получивший название универсального двигателя или двигателя переменного тока серии , используется во многих устройствах, таких как пылесосы, дрели, вакуумные системы и т. Д. Он имеет те же щетки и коммутатор, что и двигатель постоянного тока, но может работать от переменного тока. ток также, потому что направление переключения тока возбуждения точно совпадает с направлением коммутируемого тока якоря. Они имеют тенденцию к шуму при работе и лучше всего подходят для периодического использования, например, в электроинструментах, из-за износа щеток, но они могут регулировать скорость.

Двигатели постоянного тока предлагают внутреннее регулирование скорости в силу своей конструкции и использования нечастотного постоянного тока в качестве движущей силы. В двигателе постоянного тока обычно используются щетки для подачи постоянного тока на ротор. Контролируя уровень постоянного напряжения, оператор может напрямую управлять скоростью двигателя. Двигатели постоянного тока этой конструкции, иногда называемые коллекторными двигателями для установленного на валу коммутатора, на котором движутся щетки, используются в автомобилях и в основном в небольших приложениях.В своих больших размерах они используются в приложениях, где регулирование скорости является обязательным: подъемники и краны, станки, прессы и т. Д. С появлением более сильных магнитов стали популярными двигатели постоянного тока с постоянными магнитами, которые обходятся без щеток. Эти двигатели несколько ограничены по размеру, примерно в одну лошадиную силу в верхней части, и для их электронного переключения требуются приводы. Прорези между зубьями обмотки статора вызывают явление, известное как «зубчатость», а конструкция без зазоров представляет собой попытку преодолеть это явление.Доступны определенные конструкции с постоянными магнитами, которые обеспечивают высокий крутящий момент на низких скоростях, например, двигатели BLDC типа «блины», которые особенно подходят для роботизированных приложений. Существуют также небольшие двигатели постоянного тока, называемые микродвигателями, которые используются в электронных устройствах и т.п., часто питающихся от батареи.

Мотор-редукторы доступны как блоки переменного тока, так и постоянного тока, как правило, в небольших размерах, где практично тесное соединение двигателя и коробки передач. Мотор-редукторы доступны с различными редукторами, такими как параллельный вал, прямой угол, планетарный редуктор и т. Д.

Шаговые двигатели предназначены для позиционирования. В их роторах используются постоянные магниты, которыми можно управлять через дискретные промежутки времени, возбуждая поле статора. Шаговый двигатель нуждается в контроллере / приводе для работы. Шаговые двигатели обычно имеют угол поворота 1,8 или менее градусов для каждого шага, но они могут быть дополнительно подразделены за счет использования так называемых микрошаговых контроллеров. Конструкция двигателя также играет роль в разрешающей способности шагового двигателя — количестве шагов на оборот — при этом 5-фазные двигатели предлагают большее количество шагов, чем 2-фазные двигатели.Шаговые двигатели обеспечивают относительно недорогой способ имитации позиционирования сервоприводов, хотя, как правило, им не хватает обратной связи по положению. Шаговые двигатели обычно могут удерживать нагрузку в остановленном состоянии, что является преимуществом для приложений позиционирования.

Серводвигатели — это позиционеры с истинной обратной связью, которые включают энкодеры для передачи информации о положении обратно своим контроллерам. Они контролируют как скорость, так и точность за счет использования контуров обратной связи. Специальный серводвигатель, называемый моментным двигателем, предназначен для приложения крутящего момента к валу без необходимости его вращения, что может потребоваться для поддержания постоянного натяжения натяжного устройства полотна.Конструкция позволяет двигателю создавать крутящий момент при остановке без перегрева. Его также можно использовать для прямого доступа к индексным таблицам.

Линейные двигатели лучше всего рассматривать как роторные двигатели, которые были «развернуты» для создания роторов, движущихся по линейным путям. Обычно они управляются сервоприводом, но также могут быть основаны на шаговом двигателе и использоваться для позиционирования и точного управления скоростью, чего нельзя достичь с помощью более дешевых средств, таких как воздушные цилиндры и т. Д. Некоторые производители предлагают линейные двигатели, которые также могут вращаться.Как и для любого серво- или шагового двигателя, для линейных двигателей требуются электронные приводы / контроллеры.

Пневматические двигатели просто приводятся в действие воздухом, а не электричеством и обычно используются в пневматических инструментах, таких как пневматические ключи и т. Д. Пневматические двигатели используются там, где требуется постоянный крутящий момент, например, на приемных барабанах на машинах для обработки полотна. Они также используются во взрывоопасных средах, поскольку считаются искробезопасными. Скорость пневмодвигателя можно несколько изменить, дросселируя впускной клапан, что дает возможность бесплатно регулировать скорость, например, при использовании на подъемнике.

Гидравлические двигатели приводятся в действие гидравлической жидкостью и обычно используются на вращающихся элементах строительного оборудования, например, на колесных двигателях. Они мощные для своего размера, легко переворачиваются и регулируются по скорости. Для них требуются источники гидравлической энергии, которая на строительной технике с приводом от двигателя обычно осуществляется в виде гидравлических насосов / систем. Стационарные станции с меньшей вероятностью будут иметь гидравлическую энергию, доступную в качестве коммунальных услуг, поскольку они будут использовать сжатый воздух, но для них доступны так называемые гидравлические силовые агрегаты.

Соображения

Двигатели постоянного и переменного тока доступны в стандартных типоразмерах NEMA, что делает эти двигатели взаимозаменяемыми. Их иногда называют интегральными агрегатами высокого давления или просто средними машинами. Двигатели также бывают в виде дробных блоков HP, получивших название FHP или, проще говоря, малых, и имеют нестандартную конструкцию за пределами встроенных рамок NEMA, иногда называемых большими машинами. IEC предлагает аналогичные стандартизированные моторные корпуса и подразделения метрических размеров.

Варианты защиты

обычно указываются в одной из двух форм: кода или классификации NEMA и кода IEC.Большинство двигателей представляют собой полностью закрытые двигатели с вентиляторным охлаждением, сокращенно TEFC, но существует множество разновидностей от открытых, каплезащищенных (ODP) до полностью закрытых, невентилируемых (TENV). Код IEC обеспечивает аналогичную классификацию с помощью двузначного цифрового кода, первый из которых определяет защиту корпуса от твердых предметов, а второй — уровень защиты от проникновения влаги. Например, двигатель со степенью защиты IP67 считается пыленепроницаемым и водонепроницаемым. Погружные двигатели, охлаждаемые иммерсивной жидкостью, доступны для скважинных насосов и т.п.

NEMA также делает различие между двигателями, работающими в непрерывном и прерывистом режиме. Двигатель с прерывистым режимом работы спроектирован для нечастого использования с достаточным охлаждением между пусками, как это может быть в случае с воздушным компрессором нижнего уровня, который также имеет рабочий цикл менее 100%. Также существует пятибуквенная рейтинговая система NEMA для описания работы двигателя, например «A», которая может использоваться для вентилятора, который не нужно запускать под нагрузкой, или «C», который подходит для конвейер, который, вероятно, запустился бы под нагрузкой.

Эти же коды могут применяться и к другим типам двигателей, особенно к редукторным, шаговым и серводвигателям.

Варианты монтажа включают монтаж на основании или на лапах и лицевой монтаж. В первом варианте двигатели поддерживаются на собственных основаниях — часто на одной раме с приводным оборудованием, тогда как во втором варианте двигатели прикреплены к корпусам ведомого оборудования, что иногда используется с насосами. Некоторые двигатели специально разработаны для работы в вертикальной ориентации.Эти так называемые специализированные двигатели предназначены для привода насосов и особенно подходят для работы в ограниченном пространстве, например, на борту судов.

Номинальные скорости и мощность являются основными характеристиками для определения двигателей ротационного типа. Количество фаз тоже важно, обычно одна или три.

Важные атрибуты и критерии выбора

Тип двигателя

Для блоков переменного тока основной выбор — между асинхронными и синхронными машинами. Двигатели с тормозом — это асинхронные машины со встроенными тормозами, которые могут удерживать нагруженный двигатель на месте.Для машин постоянного тока основной выбор — между бесщеточными агрегатами и агрегатами, в которых используются щетки. Мотор-редукторы предлагают многие из этих вариантов.

Ориентация на отрасль / предполагаемое применение

Многие двигатели предназначены для использования в обычных условиях, в то время как некоторые из них обладают специальными функциями или характеристиками, позволяющими использовать их в определенных областях применения. NEMA определяет множество двигателей специального назначения, в том числе для вентиляторов и воздуходувок, деревообрабатывающих станков и т. Д. Производители часто классифицируют свои двигатели специального назначения по этим линиям, т.е.например, работа на ферме, система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, промывка и т. д. Специалисты по спецификациям двигателей могут полагаться на эти атрибуты, чтобы сузить выбор, выходя за пределы диапазона двигателей общего назначения. Один пример — 400 Гц. двигатели, предназначенные для авиационной и космической техники. В некоторых приложениях, таких как вибраторы для погрузочно-разгрузочных работ, могут использоваться электрические или пневматические двигатели.

Вращение вала

Обычно трехфазные асинхронные двигатели реверсивны. Многие из них могут работать в противоположном направлении, переключая провода в месте их подсоединения к двигателю.Некоторые двигатели, особенно небольшие синхронные двигатели, используемые для управления заслонкой и т. Д., Являются однонаправленными, но часто могут быть указаны как вращение по часовой стрелке или против часовой стрелки. Вращение двигателя обычно определяется, если смотреть со стороны привода (DE), то есть конца двигателя на стороне нагрузки или соединенной стороне. Для нереверсивных двигателей постоянного тока, однофазных двигателей переменного тока, синхронных и универсальных двигателей обычное направление — CW.

Напряжение двигателя

Двигатели среднего напряжения обычно работают от 2300 или 4000 вольт.Меньшие трехфазные двигатели общего назначения могут работать от источников питания 208–230 или 460 вольт. Однофазные двигатели обычно работают от источника питания 115 или 230 В.

Расчетный класс класса NEMA

NEMA поддерживает ряд номинальных характеристик двигателя, в которых указывается изоляция и превышение температуры, которое он должен выдерживать.

Конструкция вала

Валы двигателей и могут быть заказаны со шпоночными пазами или плоскими шлицами для крепления муфт и т. Д. Они также могут быть короче стандартных валов. Валы также могут иметь резьбу для крепления резьбовых крепежных элементов.

Ресурсы

Торговые ассоциации

Нормы и стандарты

Стандартов на двигатели

слишком много, чтобы их перечислить, но читатель может обратиться к организациям по стандартизации, таким как NEMA, IEC и NFPA (Nat’l Fluid Power Assn.), За их исчерпывающими сборниками стандартов на двигатели. Выборка включает:

• Размеры крепления гидронасоса / двигателя и привода SAE J744
• Двигатели и генераторы NEMA MG1
• Малые электродвигатели NEMA SEM S1
• IEC 60034 Вращающиеся электрические машины
• NEMA ICS 16 Двигатели с управлением движением / положением, управление, обратная связь

Внешние ссылки

Сводка

Это руководство дает общее представление об электродвигателях и двигателях с гидравлическим приводом, а также об их выборе и использовании в различных средах.Для получения дополнительной информации о дополнительных продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Прочие изделия из двигателей

Больше от Machinery, Tools & Supplies

Различные типы двигателей и их применение

При покупке двигателя часто спрашивают, какая технология лучше, переменного или постоянного тока, но дело в том, что это зависит от области применения и стоимости.

Двигатели переменного тока

Двигатели переменного тока

обладают высокой гибкостью по многим функциям, включая управление скоростью (VSD — приводы с регулируемой скоростью), и имеют гораздо большую установленную базу по сравнению с двигателями постоянного тока, некоторые из ключевых преимуществ:

• Низкое энергопотребление при запуске
• Управляемое ускорение
• Регулируемая рабочая скорость
• Управляемый пусковой ток
• Регулируемый предел крутящего момента
• Снижение нарушений в ЛЭП

Текущая тенденция для VSD заключается в добавлении дополнительных функций и функций программируемого логического управления (ПЛК), которые добавляют преимущества, но требуют большего технического опыта во время обслуживания.

Щелкните здесь, чтобы увидеть пример двигателя переменного тока от RS

Типы двигателей переменного тока включают:

Синхронный

В этом типе двигателя вращение ротора синхронизировано с частотой питающего тока, а скорость остается постоянной при переменных нагрузках, поэтому он идеально подходит для привода оборудования с постоянной скоростью и используется в высокоточных устройствах позиционирования, таких как роботы. , КИПиА

Щелкните здесь, чтобы увидеть пример синхронного двигателя из RS

Индукция (асинхронная)

Этот тип двигателя использует электромагнитную индукцию из магнитного поля обмотки статора для создания электрического тока в роторе и, следовательно, крутящего момента.Это наиболее распространенный тип двигателей переменного тока, который важен для промышленности из-за их нагрузочной способности, при этом однофазные асинхронные двигатели используются в основном для небольших нагрузок, например, в бытовых приборах, тогда как трехфазные асинхронные двигатели чаще используются в промышленности. приложения, включая компрессоры, насосы, конвейерные системы и подъемные механизмы.

Нажмите здесь, чтобы увидеть пример асинхронного двигателя RS

Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока

были первым широко используемым типом двигателей, и начальные затраты на системы (двигатели и привод) обычно ниже, чем на системы переменного тока для маломощных агрегатов.Однако при более высокой мощности общие затраты на техническое обслуживание увеличиваются, и это необходимо учитывать. Скорость двигателей постоянного тока можно регулировать путем изменения напряжения питания, они доступны в широком диапазоне напряжений, самые популярные типы — 12 и 24 В. Преимущества двигателя постоянного тока:

• Простая установка
• Регулировка скорости в широком диапазоне
• Быстрый запуск, остановка, реверсирование и ускорение
• Высокий пусковой крутящий момент
• Линейная кривая скорость-крутящий момент

Двигатели постоянного тока широко используются в небольших инструментах и ​​бытовой технике, вплоть до электромобилей, подъемников и подъемников

Щелкните здесь, чтобы увидеть пример двигателей постоянного тока от RS

Два общих типа:

Матовый

Это более традиционный тип двигателя, который обычно используется в чувствительных к стоимости приложениях, где система управления относительно проста, например, в потребительских приложениях и более простом промышленном оборудовании, эти типы двигателей можно разбить на:

• Series Wound — здесь обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой ротора, а регулирование скорости осуществляется путем изменения напряжения питания, однако этот тип обеспечивает плохое управление скоростью, и по мере увеличения крутящего момента на двигателе скорость падает.Применяется в автомобилях, подъемниках, подъемниках и кранах, поскольку он имеет высокий пусковой крутящий момент.
• Шунтирующая обмотка — Этот тип имеет один источник напряжения, а обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке ротора и может обеспечивать повышенный крутящий момент без снижения скорости из-за увеличения тока двигателя. Он имеет средний уровень пускового момента при постоянной скорости, поэтому подходит для таких применений, как токарные станки, пылесосы, конвейеры и шлифовальные машины.
• Составная обмотка — это совокупность последовательностей и шунтов, где полярность шунтирующей обмотки такова, что она добавляется к последовательным полям.Этот тип имеет высокий пусковой крутящий момент и может плавно работать при незначительном изменении нагрузки, он используется для привода компрессоров, центробежных насосов с регулируемым напором, ротационных прессов, дисковых пил, ножниц, элеваторов и конвейеров непрерывного действия
• Постоянный магнит — Как следует из названия, вместо электромагнита используется постоянный магнит, который используется в приложениях, где требуется точное управление и низкий крутящий момент, например, в робототехнике, сервосистемах.

Бесщеточный

Бесщеточные двигатели устраняют некоторые проблемы, связанные с более распространенными щеточными двигателями (короткий срок службы для часто используемых приложений), и имеют более простую механическую конструкцию (не имеют щеток).Контроллер мотора использует датчики Холла для определения положения ротора, с помощью которых контроллер может точно управлять мотором с помощью тока в катушках ротора) для регулирования скорости. Преимущества этой технологии — долгий срок службы, небольшие затраты на обслуживание и высокий КПД (85-90%), тогда как недостатки — более высокие начальные затраты и более сложные контроллеры. Эти типы двигателей обычно используются для регулирования скорости и положения в приложениях, где требуется надежность и устойчивость, таких как вентиляторы, насосы и компрессоры.

Примером бесщеточной конструкции являются шаговые двигатели, которые в основном используются для управления положением с разомкнутым контуром, от принтеров до промышленных приложений, таких как высокоскоростное оборудование для захвата и размещения.

Бесщеточные двигатели также доступны с устройством обратной связи, которое позволяет управлять скоростью, крутящим моментом и положением двигателя, а интеллектуальная электроника управляет всеми тремя, поэтому, если для быстрого ускорения до определенной скорости требуется больший крутящий момент, то подается больший ток. , они известны как бесщеточные сервомоторы.

Пример щеточного и бесщеточного двигателей постоянного тока

Промышленные двигатели и генераторы — типы, применение и производители

Механическая энергия преобразуется в электрическую с помощью генератора, тогда как двигатель работает наоборот. Он преобразует электрическую энергию в механическую. Оба устройства работают из-за электромагнитной индукции, когда напряжение индуцируется изменяющимся магнитным полем. Но чем двигатель отличается от генератора? Электродвигатели и генераторы различаются по различным факторам, таким как функция двигателя и генератора или основной принцип работы.Также это зависит от производства или потребления электроэнергии, наличия тока в обмотке. И моторы, и генераторы следуют правилу Флеминга. С точки зрения конструкции двигатель и генератор почти одинаковы, поскольку оба имеют статор и ротор.

Электродвигатели

С тех пор, как изобретение электричества, двигателя или электродвигателя принесло одно из крупнейших достижений в области технологий и техники.Двигатель — это электромеханическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. Доступны различные типы двигателей, которые были разработаны для различных конкретных целей. Двигатели можно разделить на двигатели постоянного, переменного тока и специальные.

Двигатели постоянного и переменного тока

Постоянные магниты, шунтирующие, последовательные и другие двигатели — это разные типы двигателей постоянного тока (DC), а реактивные двигатели, синхронные машины и другие — это разные типы двигателей переменного тока.Электродвигатели обычно находят свое применение в OEM-продуктах, конвейерных системах, вентиляторах, промышленном оборудовании, насосах и компрессорах. Благодаря интеграции датчиков и электронного оборудования могут быть разработаны двигатели переменного и постоянного тока. Эти датчики предлагают профилактическое обслуживание и сокращают время простоя во время обслуживания.

Ниже приведены основные области применения трех типов двигателей постоянного тока.

Применение различных типов двигателей постоянного тока

1.Моторы серии

Двигатели серии используются в кранах, пылесосах, тяговых системах, швейных машинах, воздушных компрессорах и т. Д.

2. Параллельные двигатели

Шунтирующие двигатели постоянного тока используются в различных сферах применения в конвейерах, лифтах, центробежных насосах, прядильных машинах, вентиляторах, токарных станках, воздуходувках, ткацких станках.

3. Комбинированные двигатели

Составные двигатели обычно используются в ножницах, конвейерах, прессах, тяжелых строгальных станках, прокатных станах, элеваторах.

Применение различных типов электродвигателей переменного тока

Двигатели переменного тока (AC), используемые в большом количестве приложений, представляют собой недорогие и высокоэффективные механизмы. Двигатели переменного тока, состоящие из статора с медной обмоткой и магнитным приводом, и роторного механизма имеют простую конструкцию. Двигатели переменного тока различных типов и категорий находят применение везде, где используются электроприборы, от тяжелой промышленности до бытовых сред.

1.Синхронные двигатели

Синхронные двигатели переменного тока, используемые в высокоточных сверлильных станках и аналогичных устройствах, находят свое основное применение там, где важна точность. Некоторые из них — электромеханические роботы, таймеры, регуляторы скорости, часы, дозирующие насосы и другие производственные процессы.

2. Асинхронные двигатели

Это наиболее распространенные типы двигателей переменного тока, используемые в повседневных процессах. Асинхронные двигатели в основном используются в кухонных приборах, водяных насосах, автомобилях, вентиляторах и кондиционерах, а также в общем промышленном оборудовании, таком как компрессоры и насосы для котлов.

3. Линейные двигатели

По сравнению с обычными двигателями переменного тока линейные двигатели переменного тока существенно отличаются по функциональным и эксплуатационным характеристикам. Линейные двигатели переменного тока широко используются в американских горках, монорельсовых дорогах, наземных рельсах, линиях магнитной левитации и аналогичном транспортном оборудовании.

4. Двигатели с регулируемой скоростью

Применяется в грузовых насосах, электростанциях, судовой и наземной технике, а также в оборудовании для водяного охлаждения.

5. Universal Motors

Используется в широком спектре приложений, таких как коммерческие сверлильные станки, мощная техника, железнодорожные тяговые механизмы, пылесосы, сушилки, промышленные и кухонные блендеры, а также триммеры.

Промышленные производители двигателей и генераторов

Крупнейшие и наиболее прибыльные предприятия, агентства, продавцы, корпорации и фирмы по производству двигателей и генераторов в мире перечислены ниже как основные компании по производству двигателей и генераторов.Если вам интересно, какие компании по производству двигателей и генераторов являются крупнейшими, то в этот список входят самые известные компании по производству двигателей и генераторов в отрасли. Список включает названия как больших, так и малых предприятий по производству двигателей и генераторов.

Список компаний-производителей электрооборудования

A) Группа компаний MIDEA

Компания Midea Group, зарегистрированная на Шэньчжэньской фондовой бирже, со штаб-квартирой в Бэйцзяо, Шунде, Фошань, Гуандун, является китайским производителем электроприборов.Группа Midea — ведущая мировая технологическая группа в области бытовой техники, робототехники, систем промышленной автоматизации, систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и интеллектуальной цепочки поставок (логистика).
Согласно отраслевому исследованию,

• Рыночный капитал на 1 июля 2019 года — 52,28 млрд долларов США.
• Мировой рейтинг — 236
• Рейтинг в Shanghai Stocks — 16

B) SCHNEIDER ELECTRIC

Schneider Electric SE — французская транснациональная корпорация, производящая электрическое оборудование, со штаб-квартирой в Рюэй-Мальмезон, Франция.Он публично торгуется на Euronext Exchange и является составной частью индекса фондовой биржи Euro Stoxx 50. Компания из списка Fortune Global 500, также базирующаяся во Всемирном торговом центре Гренобля.

Согласно отраслевому исследованию,

• Рыночный капитал на 1 июля 2019 года — 49,79 млрд долларов США.
• Мировой рейтинг — 245
• Рейтинг по акциям Euronext — 30

C) GREE ELECTRIC

Со штаб-квартирой в Чжухае, провинция Гуандун, это крупный китайский производитель бытовой техники, электроники и кондиционеров.

Согласно отраслевому исследованию,

• Рыночный капитал на 1 июля 2019 года — 48,20 млрд долларов США.
• Мировой рейтинг — 286
• Рейтинг Shanghai Stocks — 20

4) ABB LIMITED

ABB со штаб-квартирой в Цюрихе, Швейцария, работает в основном в области энергетики, тяжелого электрического оборудования, робототехники и технологий автоматизации.

Согласно отраслевому исследованию,

• Рыночный капитал на 1 июля 2019 года — 42,70 млрд долларов США.
• Мировой рейтинг — 289
• Рейтинг NYSE — 166

5) ЭМЕРСОН ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ

Emerson Electric Co. со штаб-квартирой в Фергюсоне, штат Миссури, США, является американской транснациональной корпорацией, которая производит продукцию и предоставляет инжиниринговые услуги для широкого спектра коммерческих, промышленных и потребительских рынков.

Согласно отраслевому исследованию,

• Рыночный капитал на 1 июля 2019 года — 41,03 млрд долларов США.
• Мировой рейтинг — 294
• Рейтинг NYSE — 169

Список компаний-производителей генераторов

При покупке или аренде генератора на ум следует обратить внимание на этих ведущих производителей генераторов.

А) АГГРЕКО

Aggreko поставляет генераторы от 15 кВА до 2000 кВА в виде отдельных блоков, а также многомегаваттные блоки, использующие блоки 1250 кВА, соединенные вместе. В то время как строительные краны обычно приводятся в действие генераторами мощностью 250 или 320 кВА, меньшие комплекты используются для привода сваебойных машин, ручных инструментов и портовых кабин.Aggreko предоставляет заказчику силовые агрегаты, включая проектирование и инжиниринг до эксплуатации и ввода в эксплуатацию.

B) HIMOINSA

Производителями и дистрибьюторами генераторов по всему миру и наиболее популярной на строительных площадках продукцией являются генераторы Himoinsa от 100 кВА до 500 кВА. Кроме того, они предлагают гибридные силовые установки, дизельные и газовые, параллельные системы и осветительные мачты. Компания предлагает широкий ассортимент дизельных генераторов мощностью от 670 кВА-3.000кВА и промышленного диапазона (4кВА-800кВА).

C) HEIDRIVE GmbH

Heidrive со штаб-квартирой в Кельхайме, Германия, производит и разрабатывает индивидуальные системы синхронного движения для различных приложений, включая строительные и робототехнические технологии. Редукторы, электронное управление и ряд двигателей — это большая часть продукции, поставляемой компанией.

D) TREK INC

Ведущий мировой поставщик электростатических измерений для высокопроизводительных приложений, а также оборудования для генерации высокого напряжения и управления.Производит и разрабатывает источники питания, усилители высокого напряжения, пьезодрайверы для требовательных приложений. Он также предлагает электростатические вольтметры, измерители сопротивления поверхности / удельного сопротивления, электростатические датчики и детекторы, ионизаторы для электростатических разрядов (ESD) и мониторы заряженных пластин.

E) BEVI-NORD AB

Одна из крупнейших компаний Северного региона по производству электроэнергии и системам электропривода. Компания предлагает широкий ассортимент электрогенераторов, двигателей, силовую электронику, трансмиссии, обмоточные материалы, пусковое оборудование и услуги по обслуживанию электрических машин до 20 тонн.

Исследование рынка:

На основе отчета Global Opportunity Analysis and Industry Forecast, 2018–2025 —

В 2017 году объем мирового рынка электродвигателей составлял 96 967,9 долларов США, а к 2025 году, по прогнозам, он достигнет 136 496,1 миллиона долларов США, при этом среднегодовой темп роста составит 4,5%. Такие факторы, как требования к крутящему моменту, скорость, ускорение, угловые перемещения и управление, делают двигатели переменного тока идеальным выбором для производителей робототехнических систем.

Электродвигатель

| Энциклопедия.com

Двигатель постоянного тока

Типы двигателей постоянного тока

Двигатели переменного тока

Принципы работы трехфазного двигателя

Ресурсы

Электродвигатель — это машина, используемая для преобразования электрической энергии в механическую. Электродвигатели важны для современной жизни, они используются в пылесосах, посудомоечных машинах, компьютерных принтерах, факсах, водяных насосах, производстве, автомобилях (как обычных, так и гибридных), станках, печатных станках, системах метро и т. Д.

Основные физические принципы работы электродвигателя известны как закон Ампера и закон Фарадея. Первый гласит, что электрический проводник, находящийся в магнитном поле, будет испытывать силу, если любой ток, протекающий через проводник, имеет компонент, расположенный под прямым углом к ​​этому полю. Изменение направления тока или магнитного поля приведет к возникновению силы, действующей в противоположном направлении. Второй принцип гласит, что если проводник перемещается через магнитное поле, то любой компонент движения, перпендикулярный этому полю, будет создавать разность потенциалов между концами проводника.

Электродвигатель состоит из двух основных элементов. Первый, статический компонент, который состоит из магнитных материалов и электрических проводников для создания магнитных полей желаемой формы, известен как статор . Второй, который также сделан из магнитных и электрических проводников для создания определенных магнитных полей, которые взаимодействуют с полями, создаваемыми статором, известен как ротор . Ротор содержит подвижный компонент двигателя, имеющий вращающийся вал для соединения с приводимой в действие машиной и некоторые средства поддержания электрического контакта между ротором и корпусом двигателя (обычно угольные щетки, прижатые к контактным кольцам).Во время работы электрический ток, подаваемый на двигатель, используется для создания магнитных полей как в роторе, так и в статоре. Эти поля сталкиваются друг с другом, в результате чего ротор испытывает крутящий момент и, следовательно, вращается.

Электродвигатели делятся на две широкие категории, в зависимости от типа применяемой электроэнергии: двигатели постоянного (DC) и переменного тока (AC).

Первый электродвигатель постоянного тока был продемонстрирован Майклом Фарадеем в Англии в 1821 году.Поскольку единственными доступными источниками электроэнергии был постоянный ток, первые коммерчески доступные двигатели были электродвигателями постоянного тока, которые стали популярными в 1880-х годах. Эти двигатели использовались как для маломощных, так и для больших мощностей, таких как электрические уличные железные дороги. Только в 1890-х годах, когда появилась электроэнергия переменного тока, двигатель переменного тока был разработан, в первую очередь, корпорациями Westinghouse и General Electric. В течение этого десятилетия было решено большинство проблем, связанных с однофазными и многофазными двигателями переменного тока.Следовательно, все основные характеристики электродвигателей были разработаны к 1900 году.

Работа двигателя постоянного тока зависит от взаимодействия полюсов статора с частью ротора или якоря. Статор содержит четное количество полюсов переменной магнитной полярности, каждый полюс состоит из электромагнита, образованного из обмотки полюса, намотанной на сердечник полюса. Когда через обмотку протекает постоянный ток, создается магнитное поле. Якорь также содержит обмотку, в которой ток течет в указанном направлении.Этот ток якоря взаимодействует с магнитным полем в соответствии с законом Ампера, создавая крутящий момент, который поворачивает якорь.

Если бы обмотки якоря вращались вокруг следующего полюса противоположной полярности, крутящий момент работал бы в противоположном направлении, останавливая якорь. Чтобы предотвратить это, ротор содержит коммутатор, который изменяет направление тока якоря для каждого полюсного наконечника, мимо которого вращается якорь, таким образом гарантируя, что все обмотки, проходящие, например, через полюс северной полярности, будут иметь ток, протекающий в в том же направлении, в то время как обмотки, проходящие через южные полюса, будут иметь противоположный ток, чтобы создать крутящий момент в том же направлении, что и крутящий момент, создаваемый северными полюсами.Коммутатор обычно состоит из разъемного контактного кольца, по которому движутся щетки, протекающие по постоянному току.

Вращение обмоток якоря через поле статора создает на якоре напряжение, известное как противо-ЭДС (электродвижущая сила), поскольку оно противодействует приложенному напряжению: это следствие закона Фарадея. Величина противо-ЭДС зависит от напряженности магнитного поля и скорости вращения якоря. При первоначальном включении двигателя постоянного тока нет противодействия ЭДС, и якорь начинает вращаться.Счетчик ЭДС увеличивается с вращением. Действующее напряжение на обмотках якоря — это приложенное напряжение за вычетом противо-ЭДС.

Двигатели постоянного тока встречаются чаще, чем мы думаем. Автомобиль может иметь до 20 двигателей постоянного тока для привода вентиляторов, сидений и окон. Они бывают трех разных типов, классифицируемых в зависимости от используемой электрической схемы. В параллельном двигателе якорь и обмотки возбуждения соединены параллельно, поэтому токи через каждую из них относительно независимы.Ток через обмотку возбуждения можно регулировать с помощью реостата возбуждения (переменного резистора), что позволяет изменять скорость двигателя в широких пределах в широком диапазоне условий нагрузки. Этот тип двигателя используется для привода станков или вентиляторов, для которых требуется широкий диапазон скоростей.

В последовательном двигателе обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря, что приводит к очень высокому пусковому моменту, поскольку как ток якоря, так и напряженность поля максимальны.Однако, как только якорь начинает вращаться, противо-ЭДС снижает ток в цепи, тем самым уменьшая напряженность поля. Серийный двигатель используется там, где требуется большой пусковой крутящий момент, например, в автомобильных стартерах, кранах и подъемниках.

Составной двигатель представляет собой комбинацию последовательного и параллельного двигателей с параллельными и последовательными обмотками возбуждения. Этот тип двигателя имеет высокий пусковой момент и способность изменять скорость и используется в ситуациях, требующих обоих этих свойств, таких как пробивные прессы, конвейеры и лифты.

Двигатели переменного тока встречаются гораздо чаще, чем двигатели постоянного тока, потому что почти все системы электроснабжения работают с переменным током. Существует три основных типа двигателей: многофазные асинхронные, многофазные синхронные и однофазные. Поскольку трехфазные источники питания являются наиболее распространенными многофазными источниками, большинство многофазных двигателей работают от трехфазных. Трехфазные источники питания широко используются в коммерческих и промышленных условиях, тогда как однофазные источники питания почти всегда используются в домашних условиях.

Основное различие между двигателями переменного и постоянного тока заключается в том, что магнитное поле, создаваемое статором, вращается в корпусе переменного тока. Через клеммы вводятся три электрические фазы, каждая фаза питает отдельный полюс поля. Когда каждая фаза достигает своего максимального тока, магнитное поле на этом полюсе достигает максимального значения. По мере уменьшения тока уменьшается и магнитное поле. Поскольку каждая фаза достигает своего максимума в разное время в пределах цикла тока, тот полюс поля, магнитное поле которого является наибольшим, постоянно изменяется между тремя полюсами, в результате чего магнитное поле, видимое ротором, вращается.Скорость вращения магнитного поля, известная как синхронная скорость, зависит от частоты источника питания и количества полюсов, создаваемых обмоткой статора. Для стандартного источника питания 60 Гц, используемого в США, максимальная синхронная скорость составляет 3 600 об / мин.

В трехфазном асинхронном двигателе обмотки ротора не подключены к источнику питания, а

Ключевые термины

AC — Переменный ток, при котором ток, проходящий через цепь, меняет направление потока через равные промежутки времени.

DC — Постоянный ток, при котором ток в цепи примерно постоянен во времени.

Ротор — Та часть электродвигателя, которая может свободно вращаться, включая вал, якорь и связь с машиной.

Статор — Та часть электродвигателя, которая не может вращаться, включая катушки возбуждения.

Крутящий момент — Способность или сила, необходимые для поворота или скручивания вала или другого объекта.

— это, по сути, короткие замыкания.Самый распространенный тип обмотки ротора, обмотка с короткозамкнутым ротором, очень похожа на ходовое колесо, используемое в клетках для домашних песчанок. Когда двигатель первоначально включен, а ротор неподвижен, проводники ротора испытывают изменяющееся магнитное поле, распространяющееся с синхронной скоростью. Согласно закону Фарадея, эта ситуация приводит к индукции токов вокруг обмоток ротора; величина этого тока зависит от импеданса обмоток ротора. Поскольку условия для работы двигателя теперь выполнены, то есть проводники с током находятся в магнитном поле, ротор испытывает крутящий момент и начинает вращаться.Ротор никогда не может вращаться с синхронной скоростью, потому что не будет относительного движения между магнитным полем и обмотками ротора, и ток не может быть индуцирован. Асинхронный двигатель имеет высокий пусковой момент.

В двигателях с короткозамкнутым ротором скорость двигателя определяется нагрузкой, которую он передает, и числом полюсов, создающих магнитное поле в статоре. Если некоторые полюса включаются или выключаются, скорость двигателя можно регулировать с приращением. В двигателях с фазным ротором сопротивление обмоток ротора может быть изменено извне, что изменяет ток в обмотках и, таким образом, обеспечивает непрерывное регулирование скорости.

Трехфазные синхронные двигатели сильно отличаются от асинхронных двигателей. В синхронном двигателе ротор использует катушку под напряжением постоянного тока для создания постоянного магнитного поля. После того, как ротор приближается к синхронной скорости двигателя, северный (южный) полюс магнита ротора блокируется с южным (северным) полюсом вращающегося поля статора, и ротор вращается с синхронной скоростью. Ротор синхронного двигателя обычно включает в себя обмотку с короткозамкнутым ротором, которая используется для запуска вращения двигателя до подачи питания на катушку постоянного тока.Беличья клетка не действует на синхронных скоростях по причине, описанной выше.

Однофазные асинхронные двигатели и синхронные двигатели, используемые в большинстве бытовых ситуаций, работают по принципам, аналогичным описанным для трехфазных двигателей. Однако для создания пусковых моментов необходимо внести различные модификации, поскольку одна фаза не будет генерировать только вращающееся магнитное поле. Следовательно, в асинхронных двигателях используются конструкции с разделенной фазой, конденсаторным пуском или с экранированными полюсами.Небольшие синхронные однофазные двигатели, используемые для таймеров, часов, магнитофонов и т. П., Основаны на конструкциях с реактивным сопротивлением или гистерезисом.

КНИГИ

Красильщик. Катушки силы тока: как сделаны и как используются: с описанием электрического света, электрических звонков, электродвигателей, телефона, микрофона и фонографа . Бостон: Adamant Media Corporation, 2005.

Эмади, Али. Энергоэффективные электродвигатели . Нью-Йорк: CRC, 2004.

Hughes, Austin. Электродвигатели и приводы . Оксфорд, Великобритания: Newnes, 2005.

Иэн А. Макинтайр

Производители электродвигателей | Поставщики электродвигателей

Список производителей электродвигателей

Применение электродвигателей

Электродвигатели переменного и постоянного тока имеют одно общее применение — приводное оборудование. В этом контексте техника может быть чем угодно, от грузовика до электрической зубной щетки.

Электродвигатели используются в различных отраслях промышленности, включая электронику, строительство, товары для дома и офиса, бытовую технику (двигатели смесителей, двигатели холодильников и т. Д.).), автомобилестроение, транспорт и промышленное производство. Самые большие электродвигатели используются для таких применений, как сжатие трубопроводов, движение судов и гидроаккумулирование, в то время как самые маленькие электродвигатели могут поместиться в электрических часах.

Электродвигатели имеют несколько применений, таких как электромобили, бытовая техника, электроинструменты, вентиляторы и гибридные автомобили. Взаимодействие магнитного и электрического полей имеет решающее значение для работы электродвигателя. Электродвигатели делятся на две категории; Двигатели переменного тока и двигатели постоянного тока.Двигатель переменного тока питается от переменного тока, а двигатель постоянного тока работает от постоянного тока.

История электродвигателей

Электродвигатели появились в 1740-х годах, когда шотландский монах по имени Эндрю Гордон создал первое электростатическое устройство. Примерно 60 лет спустя, в 1820 году, французский физик Андре-Мари Ампер обнаружил, как можно создать механическую силу, облегчая взаимодействие между двумя токоведущими проводами. Он записал этот принцип, который позже стал известен как закон силы Ампера.От его имени мы также получили базовую единицу измерения электрического тока в системе СИ — ампер или ампер.

Через год после того, как Ампер открыл закон силы Ампера, британский ученый Майкл Фарадей успешно провел эксперименты, демонстрирующие этот принцип. Сначала он окунул проволоку в ртуть и прикрепил к ней постоянный магнит. Затем он пропустил через провод ток. Когда ток перемещался по проволоке, проволока вращалась вокруг магнита. Это доказало, что ток создает круговое магнитное поле вокруг провода.В 1822 году человек по имени Питер Барлоу провел аналогичный, но обновленный эксперимент. Во время своего эксперимента он окунул кончики звездообразного колеса (колеса Барлоу) в ртуть, когда оно вращалось. Его результаты его эксперимента перекликались с результатами Фарадея.

Бесщеточный двигатель постоянного тока — решения для электродвигателей

Подобные эксперименты установили определенные принципы, такие как электромагнитная индукция, которые позже ученые и инженеры могли использовать в качестве отправной точки. Например, в 1827 году венгерский священник и ученый Аньош Едлик построил первый узнаваемый электродвигатель — он содержал ротор, статор и коммутатор.Несколько лет спустя он построил модель автомобиля, которая работала от электродвигателя. В 1832 году британский ученый Уильям Стерджен построил первый электродвигатель постоянного тока. В 1834 году американский кузнец Томас Дэвенпорт изобрел электродвигатель с батарейным питанием, с помощью которого он приводил в движение гусеничные малолитражки. Через три года после этого Давенпорт и его жена Эмили запатентовали конструкцию первого электродвигателя, который можно было использовать в коммерческих целях. В 1840 году он использовал свой электродвигатель для привода станков и печатного станка, чтобы напечатать собственную газету по механике.Это была первая газета, печатавшаяся на электроэнергии. Изобретения Давенпорта были гениальными, но, поскольку батареи еще не были экономически жизнеспособными, он в конечном итоге обанкротился.

Примерно в то же время немецкий физик и инженер Мориц фон Якоби создал вращающийся электродвигатель, с помощью которого он мог приводить в движение небольшую электрическую лодку через реку. В 1871 году бельгийский инженер-электрик Зеноб Грамм построил первый двигатель постоянного тока, который приносил хоть какие-то деньги. В 1887 году Никола Тесла изобрел двигатель переменного тока, продукт, который использует переменный ток и не требует коммутатора.Примерно в то же время, в 1886 году, американец Фрэнк Дж. Спраг изобрел первый неискрящий двигатель постоянного тока, который мог продолжать двигаться с одинаковой скоростью независимо от нагрузки. Между 1887 и 1888 годами Спраг изобрел электрические тележки, которые инженеры впервые применили в Ричмонде, штат Вирджиния. В 1892 году он изобрел электрический лифт и спроектировал L-систему в Чикаго, более формально известную как Южная надземная железная дорога.

В 20 веке электродвигатели изменили мир. Они сократили рабочую силу повсюду, от производственного цеха до дома, они сделали машины более эффективными, они повысили уровень жизни, они позволили производить более качественные продукты и расширили возможности путешествий.Сегодня электродвигатели — неотъемлемая часть нашей жизни.

Конструкция электродвигателя

При выборе или разработке нестандартных двигателей для вас производители электродвигателей будут учитывать различные аспекты вашего применения, в том числе, насколько быстро вы хотите, чтобы двигатель работал, как часто вы его используете, окружающую среду в который вы будете использовать, и сведения о загрузке (вес, местоположение и т. д.). Основываясь на этих факторах, они будут выбирать между мощностью переменного тока и мощностью постоянного тока, мощностью в лошадиных силах / ваттах (выходная мощность), числом оборотов в минуту (оборотов в минуту), изменчивостью скорости и скоростью.фиксированная скорость вращения и текущие рейтинги. Производители также могут варьировать ваши электродвигатели по количеству роторов и магнитных полюсов статора и размерам. Узнайте больше, рассмотрев ваше приложение с потенциальными поставщиками.

Характеристики электродвигателя

Компоненты
В общем, электродвигатели состоят из ротора, статора, обмоток, воздушного зазора и коммутатора.

Ротор
В этом контексте ротор представляет собой движущуюся часть, которая передает механическую энергию при перемещении вала.Для достижения этого вращательного движения ротор обычно конструируется со встроенными токонесущими проводниками, которые взаимодействуют с магнитным полем, создаваемым статором. Однако в некоторых случаях ротор несет магниты, а статор удерживает проводники.

Статор
В отличие от ротора статор не движется. Скорее, это фиксированный компонент электромагнитной цепи двигателя. Как правило, он состоит из сердечника и постоянных магнитов или обмоток. Этот сердечник состоит из нескольких тонких металлических листов, называемых пластинами, которые используются для уменьшения потерь энергии.

Обмотки
Обмотки спиральные. Когда они наматываются на сердечник и после того, как на них подается ток, назначение этих катушек — формирование магнитных полюсов.

Воздушный зазор
Далее воздушный зазор — это расстояние между ротором и статором. Воздушный зазор обеспечивает большую часть низкого коэффициента мощности, при котором работают двигатели, за счет увеличения и уменьшения тока намагничивания по мере необходимости. Таким образом, поскольку большой воздушный зазор оказывает сильное негативное влияние на производительность двигателя и может вызвать механические проблемы, потери и шум, воздушный зазор должен быть как можно меньше.

Коммутатор
Наконец, коммутатор — это часть, используемая для периодического переключения направления тока между внешней цепью и ротором. Он используется с большинством двигателей постоянного тока и универсальными двигателями. Коммутатор состоит из цилиндра, состоящего из нескольких металлических контактов или контактных колец, сегментов и якоря, на котором сегменты вращаются. Два или более электрических контакта, называемых щетками, входят в скользящий контакт с сегментами, прижимаясь к ним при их вращении, позволяя току проходить через них и достигать ротора.

Конфигурации
Все электродвигатели имеют две основные конфигурации полюса магнитного поля, из которых можно выбрать: явный полюс и невыраженный полюс.

Яркий полюс
Магнитное поле явнополюсной машины создается обмоткой, намотанной под лицевой стороной полюса.

Невыступающий полюс
В случае машины с невыпадающими полюсами, также известной как машина с круглым ротором или машина с распределенным полем, обмотки создают магнитное поле, будучи намотанными вокруг пазов на торцах полюсов.

Затененный полюс
Третья конфигурация полюса, затененный полюс, задерживает фазу магнитного поля полюса. Для этого требуется обмотка, состоящая из медного стержня или кольца, называемая затеняющей катушкой, которая огибает определенную часть этого полюса.

Типы электродвигателей

Типы по источнику тока
Двигатели переменного тока питаются от приложенного переменного тока. Переменные токи, проходящие через катушки, создают вращающееся магнитное поле, которое, в свою очередь, передает крутящий момент на выходной вал.Им не нужен коммутатор. Общие источники питания переменного тока включают инверторы, генераторы и электрические сети.

Двигатели постоянного тока получают питание от постоянного тока. Напряжение, создаваемое токами, вызывает вращение обмотки якоря, в то время как невращающаяся обмотка каркаса поля якоря действует как постоянный магнит. Пользователи двигателей постоянного тока могут управлять своей скоростью, регулируя ток корпуса возбуждения или изменяя приложенное напряжение. Токи постоянного тока часто вырабатываются выпрямителями, электромоторами и батареями.

Универсальные двигатели могут работать как на переменном, так и на постоянном токе.

Типы по внутренней конструкции
Щеточные двигатели , иногда называемые коммутируемыми электродвигателями, являются одним из двух основных типов электродвигателей, которые классифицируются по внутренней конструкции. Щеточные двигатели, которые почти всегда используют постоянный ток, получили свое название от коммутатора, который поставляется с несколькими щетками. Эти щетки всегда сделаны из мягкого проводящего материала; почти исключительно производители используют углерод, иногда с добавлением медного порошка для улучшения проводимости.Пять основных типов щеточных двигателей: двигатели с раздельным возбуждением, двигатели с последовательной обмоткой постоянного тока, двигатели постоянного тока с постоянными магнитами, составные двигатели постоянного тока и двигатели с параллельной обмоткой постоянного тока.

Бесщеточные двигатели намного эффективнее щеточных двигателей, и они быстро их заменяют. Эти двигатели вместо щеток используют датчики, известные как датчики эффекта Холла, для передачи тока. Они состоят из трехфазной катушки, внешнего ротора с постоянным магнитом, электроники привода и датчика.Трехфазная катушка — это элемент двигателя, который ссылается на другой тип классификации двигателей, основанный на способах движения двигателя.

Мотор-редукторы используют зубчатые головки для изменения скорости.

Электродвигатели со ступицей — это двигатели, встроенные в ступицу колеса. Они напрямую приводят в движение колесо.

Типы по средствам движения
Наиболее распространенные классификации движения двигателей включают трехфазные двигатели, однофазные двигатели, линейные двигатели, шаговые двигатели и двигатели на 12 В.

Трехфазные электродвигатели отличаются простотой конструкции и высоким КПД. Обычно это тип асинхронного двигателя, трехфазные двигатели работают с использованием трех переменных токов, которые распределяют преобразованную механическую энергию.

Однофазные двигатели — еще один пример асинхронного двигателя. На этот раз они используют однофазный или однофазный источник питания двигателя, которым обычно является переменный ток.

Линейные двигатели выдают механическую энергию по прямой или линейной линии.Другими словами, линейные двигатели обеспечивают движение в одной плоскости.

Шаговые двигатели во многом похожи на трехфазные синхронные двигатели. Основное различие между ними состоит в том, что, в то время как 3-фазные синхронные двигатели вращаются непрерывно, шаговые двигатели должны непрерывно запускаться и останавливаться. Шаговые двигатели широко используются в 3D-принтерах и роботах.

Двигатели на 12 В генерируют движение, используя двенадцать вольт электроэнергии, что является стандартным.

Типы по методу преобразования энергии
Наконец, электродвигатели по-разному преобразуют энергию.Таким образом, двигатели делятся на синхронные, асинхронные, электростатические и серводвигатели.

Синхронные двигатели — это двигатель переменного тока. Они преобразуют напряжение в энергию, используя проходящий ток и ротор, которые движутся с одинаковой скоростью. Вместе эти элементы создают вращающееся магнитное поле. Синхронные двигатели обладают способностью поддерживать постоянную скорость при изменении крутящего момента.

Асинхронные двигатели , иногда называемые асинхронными двигателями, работают по принципу электромагнитной индукции.По сути, они работают, когда электрический проводник проходит через магнитное поле и впоследствии вырабатывает напряжение. Асинхронные двигатели дешевле синхронных.

Электростатические двигатели работают за счет притяжения и отталкивания электрического заряда. Обычно они потребляют много энергии, но доступны и меньшие модели, использующие более низкое напряжение. Например, небольшие электростатические двигатели являются обычными компонентами микромеханических систем (MEMS).

Серводвигатели работают с использованием сервомеханизмов (сервоприводов), которые обнаруживают ошибки и автоматически исправляют их.У них также есть встроенные микроконтроллеры, которые позволяют пользователям предлагать им перемещать точное количество градусов, когда они захотят. Серводвигатели исключительно малы. Они распространены в роботизированных приводах, автомобилях с дистанционным управлением и самолетах для хобби.

Принадлежности

Электродвигатели имеют бесчисленное множество принадлежностей. Примеры распространенных аксессуаров для электродвигателей включают преобразователи фазы (используемые для преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока и наоборот), подшипники, крышки вентиляторов, комплекты двигателей, монтажные комплекты, дождевики, комплекты тормозов, пульты дистанционного управления, контроллеры скорости / напряжения и распределительные коробки.

Стандарты электродвигателей

В Соединенных Штатах одним из наиболее важных наборов стандартов, связанных с электродвигателями, являются стандарты, разработанные NEMA или Национальной ассоциацией производителей электрооборудования. NEMA присваивает разным двигателям стандартные размеры, которые вы можете просмотреть в таблицах, которые они отправляют производителям. Другие стандартные требования связаны с вашей отраслью, областью применения и местоположением. Изучите стандарты, которым должны соответствовать ваши электродвигатели, поговорив с лидерами отрасли.

Общие причины отказа электродвигателя и способы защиты от них

Причины

1. Электрическая перегрузка

• • Чрезмерный ток в обмотках двигателя вызывает электрическую перегрузку. Это может быть вызвано низким энергопотреблением, что приводит к увеличению крутящего момента двигателя. Это также может быть вызвано коротким замыканием или избыточным напряжением.

2. Перегрев

• • Перегрев вызван низким качеством электроэнергии или условиями эксплуатации при высоких температурах.Примерно 55% нарушений изоляции двигателя происходит из-за перегрева.

3. Низкое сопротивление

• • Низкое сопротивление — это наиболее частый тип отказа двигателя, который, возможно, труднее всего преодолеть. Нарушение изоляции обмоток вызвано коррозией, перегревом или физическим повреждением.

4. Эксплуатационная перегрузка

• • Эксплуатационная перегрузка составляет до одной трети всех отказов двигателя и возникает при перегрузке двигателя.Это приводит к недостаточному крутящему моменту, электрическим перегрузкам или возможному перегреву, который может привести к износу таких компонентов, как ролики и обмотка двигателя.

Защита электродвигателя

Двигатели защищены различными системами защиты электродвигателей. В зависимости от активности двигателя защита двигателя подразделяется на несколько типов. Различные категории защиты двигателя подробно описаны ниже:

1. Защита от перегрузки

• • Защита от перегрузки — это своего рода функция безопасности, которая защищает от механической перегрузки.Проблемы с перегрузкой могут вызвать перегрев двигателя, что может вызвать его повреждение.

2. Защита от низкого напряжения

• • Блок или устройство безопасности используется для отключения двигателя от источника напряжения или источника питания, если напряжение падает ниже номинального значения электродвигателя. Когда напряжение стабилизируется до нормального значения, двигатель снова запускается.

3. Защита от перегрузки по току

• • Блок защиты двигателя срабатывает всякий раз, когда через двигатель проходит избыточный ток.Следовательно, автоматические выключатели и предохранители должны использоваться для защиты различных двигателей.

4. Защита от обрыва фазы

• • Защита от обрыва фазы используется для защиты двигателя, когда двигатель используется во время любого обрыва фазы. Обычно он используется в трехфазных двигателях, и двигатель отключается от источника питания при выходе из строя на любой стадии.

Что следует учитывать при использовании электродвигателей

Если вы ищете электродвигатель, первое, что вам нужно сделать, это убедиться, что вы знаете свои характеристики.Мы рекомендуем, прежде чем звонить любым производителям, перечислить все, что вы ищете (или не ищете), включая детали вашего приложения, ваш бюджет, срок доставки, ваши предпочтения после доставки (помощь в установке, техническая поддержка и т. Д. .) и ваши стандартные требования. Подробное обсуждение этих вопросов с компанией, производящей электромоторы, поможет вам понять, подходите ли вы друг другу.

Чтобы найти «правильную посадку», обратите внимание на высококачественных производителей, которые мы перечислили на этой странице.Просмотрите их профили и веб-страницы, чтобы узнать, подойдут ли они вам. Выберите трех или четырех главных претендентов, а затем позвоните каждому из них, чтобы обсудить вашу заявку. После того, как вы поговорите с каждым из них, сравните и сопоставьте свои разговоры и выберите тот, который, по вашему мнению, предложит вам лучший сервис в рамках вашего бюджета и временных рамок. Удачи!

Информационное видео об электродвигателях

Как работают двигатели и как выбрать подходящий двигатель для любого проекта

Как работают двигатели и как выбрать правильный двигатель

Моторы можно найти практически везде.Это руководство поможет вам изучить основы электродвигателей, доступные типы и способы выбора правильного электродвигателя. Основные вопросы, на которые нужно ответить при принятии решения о том, какой двигатель лучше всего подходит для применения, — это какой тип выбрать и какие характеристики имеют значение.

Как работают моторы?

Электродвигатели работают, преобразуя электрическую энергию в механическую энергию для создания движения. Сила создается внутри двигателя за счет взаимодействия между магнитным полем и переменным (AC) или постоянным (DC) током обмотки.С увеличением силы тока увеличивается и сила магнитного поля. Помните о законе Ома (V = I * R); напряжение должно увеличиваться, чтобы поддерживать тот же ток при увеличении сопротивления.

Электродвигатели имеют множество применений. Обычные промышленные применения включают воздуходувки, станки и электроинструменты, вентиляторы и насосы. Любители обычно используют двигатели в небольших приложениях, требующих движения, таких как робототехника или модули с колесами.

Типы двигателей:

Есть много типов двигателей постоянного тока , но наиболее распространены щеточные или бесщеточные.Также существуют вибрационные двигатели, шаговые двигатели и серводвигатели.

Щеточные двигатели постоянного тока являются одними из самых простых и используются во многих бытовых приборах, игрушках и автомобилях. Они используют контактные щетки, которые подключаются к коммутатору для изменения направления тока. Они недороги в производстве, просты в управлении и обладают отличным крутящим моментом на низких скоростях (измеряется в оборотах в минуту или об / мин). Некоторые недостатки заключаются в том, что они требуют постоянного обслуживания для замены изношенных щеток, имеют ограниченную скорость из-за нагрева щеток и могут создавать электромагнитный шум из-за искрения щеток.

Щеточный двигатель постоянного тока

Бесщеточные двигатели постоянного тока используют постоянные магниты в роторном узле. Они популярны на рынке хобби для применения в самолетах и ​​наземных транспортных средствах. Они более эффективны, требуют меньше обслуживания, производят меньше шума и имеют более высокую удельную мощность, чем щеточные двигатели постоянного тока. Они также могут производиться серийно и напоминать двигатель переменного тока с постоянной частотой вращения, за исключением того, что они питаются от постоянного тока. Однако есть несколько недостатков, в том числе то, что ими трудно управлять без специального регулятора, и они требуют низких пусковых нагрузок и специализированных редукторов в приводных приложениях, что приводит к более высоким капитальным затратам, сложности и экологическим ограничениям.

Бесщеточный двигатель постоянного тока

Вибрационные двигатели используются в приложениях, требующих вибрации, например, в мобильных телефонах или игровых контроллерах. Они генерируются электродвигателем и имеют неуравновешенную массу на приводном валу, которая вызывает вибрацию. Их также можно использовать в неэлектронных зуммерах, которые вибрируют для звуковой сигнализации или для сигналов тревоги или дверных звонков.

Вибрационный двигатель

Когда требуется точное позиционирование, шаговые двигатели — ваш друг.Они используются в принтерах, станках и системах управления технологическими процессами и рассчитаны на высокий удерживающий момент, что дает пользователю возможность переходить от одного шага к другому. У них есть система контроллера, которая определяет положение посредством сигнальных импульсов, отправляемых драйверу, который интерпретирует их и передает пропорциональное напряжение на двигатель. Их относительно просто изготовить и контролировать, но они постоянно потребляют максимальный ток. Расстояние небольшого шага ограничивает максимальную скорость, и шаги можно пропустить при высоких нагрузках.

Шаговый двигатель

Серводвигатели — еще один популярный двигатель на рынке хобби, который используется для неточного управления положением. Их популярные приложения включают приложения дистанционного управления, такие как игрушечные радиоуправляемые автомобили и робототехника. Они состоят из двигателя, потенциометра и схемы управления и в основном управляются с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ), посредством отправки электрических импульсов на провод управления. Сервоприводы могут быть как переменного, так и постоянного тока. Сервоприводы переменного тока могут справляться с более высокими скачками тока и используются в промышленном оборудовании, тогда как сервоприводы постоянного тока предназначены для небольших любительских приложений.Чтобы узнать больше о сервомоторах, ознакомьтесь с нашей статьей Как работают серводвигатели .

Существует три основных типа двигателей переменного тока: асинхронные, синхронные и промышленные.
Асинхронные двигатели называются асинхронными двигателями, поскольку они не вращаются с одинаковой постоянной скоростью или не медленнее, чем указанная частота. Скольжение , разница между фактической и синхронной скоростью, необходима для создания крутящего момента , крутящего момента, вызывающего вращение, в асинхронных двигателях.Магнитное поле, окружающее ротор этих двигателей, создается индуцированным током.

Ротор синхронных двигателей вращается с постоянной скоростью при подаче переменного тока. Их магнитное поле создается постоянными магнитами. Промышленные двигатели предназначены для трехфазных систем с высокой мощностью, таких как конвейеры или воздуходувки. Двигатели переменного тока также можно найти в бытовой технике и других приложениях, таких как часы, вентиляторы и дисководы.

Что учитывать при покупке мотора:

При выборе двигателя необходимо обратить внимание на несколько характеристик, но наиболее важными являются напряжение, ток, крутящий момент и скорость (об / мин).

Ток — это то, что питает двигатель, и слишком большой ток приведет к его повреждению. Для двигателей постоянного тока важны рабочий ток и ток останова. Рабочий ток — это средняя величина тока, которую двигатель может потреблять при типичном крутящем моменте. Ток останова обеспечивает достаточный крутящий момент для двигателя, чтобы работать со скоростью останова, или 0 об / мин. Это максимальный ток, который двигатель может потреблять, а также максимальная мощность, умноженная на номинальное напряжение. Радиаторы важны, если двигатель постоянно работает или работает с напряжением выше номинального, чтобы катушки не плавились.

Напряжение используется для поддержания протекания чистого тока в одном направлении и для преодоления обратного тока. Чем выше напряжение, тем выше крутящий момент. Номинальное напряжение двигателя постоянного тока указывает на наиболее эффективное напряжение во время работы. Обязательно подайте рекомендованное напряжение. Если вы подадите слишком мало вольт, двигатель не будет работать, а слишком высокое напряжение может привести к короткому замыканию обмоток, что приведет к потере мощности или полному разрушению.

Рабочие значения и значения остановки также необходимо учитывать с крутящим моментом.Рабочий крутящий момент — это величина крутящего момента, которую двигатель был спроектирован для обеспечения, а крутящий момент при остановке — это величина крутящего момента, создаваемая при подаче мощности от скорости остановки. Вы всегда должны смотреть на требуемый рабочий крутящий момент, но в некоторых случаях вам потребуется знать, насколько далеко вы можете толкнуть двигатель. Например, для колесного робота хороший крутящий момент равен хорошему ускорению, но вы должны убедиться, что крутящий момент сваливания достаточно высок, чтобы поднять вес робота.