В отличие от асинхронных двигателей, некоторые виды двигателей имеют в конструкции подвижные элементы, изнашивающиеся в процессе трения. Без замены истершихся деталей функционирование эл двигателя невозможно. В этом случае есть два варианта: купить электродвигатель или его отремонтировать. Если причина выхода из строя оборудования - замыкание или обрыв обмотки якоря, то ремонт электродвигателя осуществляется при помощи перемотки якоря .
Самостоятельно определить неисправность якоря довольно трудно. Зачастую аварийные ситуации или износ одного узла или детали, могут привести сразу к нескольким поломкам или возникновению сопутствующих дефектов. Необходима проверка с помощью специального инструмента и проведение испытаний на стендах. Поэтому для ремонта якоря промышленных электродвигателей даже производственным и машиностроительным организациям, имеющим свои сервисные и ремонтные службы, рекомендуется обращаться в специализированные фирмы.
Вращение якоря электродвигателя происходит постоянно с высокой угловой скоростью, а равнодействующее сил не скомпенсировано. Разбалансировка приводит к быстрому выходу из строя подшипников и разрушения якоря электродвигателя. Поэтому кроме устранения механических повреждений и восстановления функционирования обмотки работы по ремонту якоря электродвигателя должны осуществляться с его последующей обязательной балансировкой.
Балансировка якоря электродвигателя осуществляется на балансировочном станке после проведения всех операций по ремонту обмотки якоря . Качество балансировочных работ зависит от опыта, знаний и умений специалиста, поэтому операцию должен проводить специально обученный ремонтный персонал. Несоблюдение этих требований: отсутствие специального оборудования, необученный персонал или организация ремонта якоря электродвигателя без последующей балансировки приводит к необходимости проведения ремонта после ремонта.
Качественно выполнить ремонт якоря электродвигателя, произвести его балансировку, восстановить работоспособность эл двигателя после некачественного ремонта якоря поможет ООО ПТК «Электропромремонт». Компания ЭЛЕКТРОПРОМРЕМОНТ осуществляет перемотку якоря промышленных электродвигателей любого типоразмера и мощности в Москве и Московской области. Благодаря собственным производственным мощностям, наличию станков, стендов и специального инструмента, обученного и квалифицированного персонала, перемотка якоря даже крупных партий электродвигателей в рамках плановых мероприятий производится качественно и в сжатые сроки.
Заказать перемотку якоря электродвигателя можно просто, обратившись к специалистам компании ООО ПТК «Электропромремонт».
Якорь электродвигателя относится к вращающейся части, на которой собирается грязь, образуется нагар. При неисправностях можно провести диагностику в домашних условиях визуально и при помощи мультиметра. На трущихся поверхностях не должно быть сколов, царапин и трещин. При обнаружении таковых проводят меры по их устранению.
Якорь электродвигателя при нормальных режимах работы не подвергается износу. Заменяют только щетки, замеряя допустимую длину. Но при длительных нагрузках обмотки статора начинают нагреваться, что приводит к образованию нагара.
Из-за механических воздействий якорь электродвигателя может перекоситься при повреждении подшипниковых узлов. Двигатель будет работать, но постепенный износ ламелей или пластин приведет к окончательному выходу его из строя. Но для спасения недешевого оборудования часто достаточно провести профилактический ремонт и прибором можно будет пользоваться длительное время.
К негативным факторам, влияющим на якорь электродвигателя, относят попадание влаги на металлические поверхности. Критичным является длительное воздействие влажности и появление ржавчины. Из-за рыжих скоплений и грязи происходит повышение трения, это увеличивает токовую нагрузку. Контактные части греются, припой может отслаиваться, создавая периодическую искру.
В сервисном центре могут помочь, но это потребует определённых затрат. С поломкой можно справиться и самостоятельно, ознакомившись с вопросом: как проверить якорь электродвигателя в домашних условиях. Для диагностики понадобится прибор, замеряющий сопротивление и инструменты.
Проверка якоря электродвигателя начинается с определения самой неисправности. Полный выход из строя этого узла происходит из-за рассыпавшихся щеток коллектора, разрушения слоя диэлектрика между пластинами, а также за счет короткого замыкания в электрической цепи. В случае искрения внутри прибора делают вывод об износе или повреждении токосъемников.
Искрение щеток начинается из-за появления зазора в месте контакта с коллектором. Этому предшествует падение прибора, высокая нагрузка на вал при заклинивании, а также нарушение целостности припоя на выводах обмоток.
Неисправность на работающем электродвигат
levevg.ru
Главной конструктивной и характерной принадлежностью машины постоянного тока, служит использование для присоединения к электрической сети коммутатора, предназначенного для преобразования величин постоянного тока в переменный ток. Коммутатор является непременным элементом любой машины этого типа ввиду того, что ее якорная обмотка двигателя подразумевает наличие переменного тока.
Двигательные устройства постоянного тока отличаются широкими возможностями регулирования скорости вращения и обладают способностью сохранять во всем диапазоне регулирования высокий КПД, а также имеют в наличии механические характеристики, благодаря которым двигатели могут использоваться по специальному назначению, в соответствии с необходимыми требованиями.
Функционально двигатель принадлежит к классу синхронных машин обращенного типа, это объясняется тем, что статор и ротор поменяли выполнение задач. Статор выполняет функции по возбуждению магнитного поля, ротор принял задачи направленные на преобразование энергии.
Во время вращения якоря в магнитном поле, производимым статором в витках обмотки, наводится ЭДС. Направление ее движения находится по правилу правой руки.
После того, как якорь и коллектор повернутся на 180 градусов виток меняет свои стороны, на противоположное направление меняется движение ЭДС.
Так происходит процесс индуцирования переменной электродвижущей силы, выпрямляемой посредством коллектора.
Коллектор, через щеточный механизм, соединен с обеими сторонами витка, в результате этого происходит снятие щетками текущего в неизменном направлении пульсирующего напряжения, это способствует наличию во внешней цепи, идущего в постоянном направлении, пульсирующего тока. Для того, чтобы снизить пульсацию в пазах якоря, прибавляют добавочное количество витков.
Двигатель, как и любая другая машина этого типа, содержит в своей конструкции статор, являющегося неподвижным элементом, и ротор (якорь) – вращающийся элемент машины, между ними находится воздушный зазор. В якоре двигателя происходит индуцирование ЭДС. Создание основного магнитного поля происходит при помощи главных полюсов, состоящих из сердечников и катушек возбуждения.
Равномерное распределение полученной магнитной индукции в области воздушного зазора обеспечивается полюсными наконечниками.
Чередование полярности полюсов во время движения электрического тока достигается за счет соединения катушек главных полюсов в обмотку возбуждения. Для улучшения коммутации предусмотрены добавочные полюса.
Уменьшение вихревых токов, которые появляются в результате перемагничивания якоря в процессе его вращения в созданном магнитном поле, происходит за счет конструкции сердечника, исполненного из пластин электротехнической стали, для большего эффекта он покрывается специальным лаком.
Контакт внешней цепи машины с коллектором осуществляется за счет щеток, основным материалом для них является графит.
Несмотря на то, что себестоимость этого типа двигателя намного дороже асинхронных машин, их особенности могут сыграть решающую роль в узкоцелевом специальном назначении.
С помощью таких двигателей приводятся в работу прокатные станы, они используются для привода гребного винта на кораблях, а также для транспортных средств, имеющих систему питания на постоянном токе.
Поэтому их область использования характерна для нужд там, где необходима электрическая тяга, это: тепловозы, электровозы, электропоезда, городской транспорт, то есть там, где необходимо применить мягкие механические характеристики и широкие пределы регулировки количества оборотов вращения.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.
podvi.ru
В процессе работы нагруженного синхронного генератора в нем одновременно действует МДС возбуждения Fв0 и МДС статора (якоря) F1, при этом МДС статора (якоря) воздействует на МДС возбуждения, усиливая или ослабляя поле возбуждения или искажая его форму. Воздействие МДС обмотки статора (якоря) на МДС обмотки возбуждения называется реакцией якоря. Реакция якоря оказывает влияние на рабочие свойства синхронной машины, т.к. изменение магнитного поля машины сопровождается изменением ЭДС, наведенной в обмотке статора, а следовательно изменением и ряда других величин, связанных с этой ЭДС. Влияние реакции якоря на работу синхронной машины зависит от величины и характера нагрузки. Рассмотрим предельные случаи различных нагрузок.
Активная нагрузка (ψ1=0). Рис а. В рассматриваемый момент времени ротор занимает вертикальное положение, что соответствует мах ЭДС Е0 в фазной обмотке. Т.к. ток при активной нагрузке совпадает по фазе с ЭДС, то указанное положение соответствует и мах тока. Изобразив линии магнитной индукции, видим, что МДС статора F1 направлена перпендикулярно МДС возбуждения Fв0.
Вызывает искажение результирующего поля машины: магнитное поле машины ослабляется под набегающим краем полюса и усиливается под сбегающим.
Индуктивная нагрузка (ψ1=90). Рис б. При чисто индуктивной нагрузке генератора ток статора I1 отстает по фазе от ЭДС Е0 на 90 градусов. Поэтому он достигает мах значения лишь при повороте ротора вперед на 90 град. При этом МДС статора (якоря) F1 действует вдоль оси полюсов ротора встречно МДС возбуждения Fв0.
Реакция якоря оказывает продольно – размагничивающее действие.
Емкостная нагрузка (ψ1=-90). Рис в. Ток статора I1 опережает по фазе ЭДС Е0 на 90 град., что значит, что его мах значение он достигнет раньше, чем ЭДС. Магнитодвижущая сила статора действует вдоль оси полюсов, но теперь согласно с возбуждением. Реакция якоря оказывает продольно – намагничивающее действие. Магнитное поле искажается.
Реакция якоря СГ при активно-индуктивной нагрузке
При смешанной нагрузке, когда Ψ≠0 и Ψ≠±900 ток 
можно разложить на две составляющие
, 
Одна из этих составляющих Iqсовпадает по фазе с ЭДС и носит название поперечного тока, а другая составляющая перпендикулярна ЭДС и носит название продольного тока.
Реакция якоря СГ при активно-емкостной нагрузке.
При смешанной нагрузке, когда Ψ≠0 и Ψ≠±900 ток 
можно разложить на две составляющие
, 
.
Одна из этих составляющих Iqсовпадает по фазе с ЭДС и носит название поперечного тока, а другая составляющая пер пендикулярна ЭДС и носит название продольного тока.
Устройство и принцип действия МПТ.
Неподвижная часть машины, называемая индуктором, состоит из полюсов и стального ярма, к которому прикрепляются полюсы. Назначением индуктора является создание в машине основного магнитного потока. Индуктор простейшей машины имеет два полюса (1) и ярмо. Вращающаяся часть машины состоит из укрепленных на валуцилиндрического якоря (2) и коллектора (3). Якорь состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, и обмотки, уложенной в пазах сердечника якоря. Обмотка якоря имеет один виток, соединенный с изолированными от вала двумя медными пластинами коллектора. Обмотка якоря соединяется с внешней цепью коллектором и щетками (4).Основной магнитный поток в машинах постоянного тока обычно создается обмоткой возбуждения, которая расположена на сердечниках полюсов и питается постоянным током. Магнитный поток проходит от северного полюса N через якорь к южному полюсу S, и от него через Ярмо снова к северному полюсу, преодолевая дважды воздушный зазор. Сердечники полюсов выполняются из электротехнической стали. Характерной особенностью машины постоянного тока является:
постоянство (в пространстве) магнитного потока возбуждения;
наличие преобразователя переменного тока в постоянный, в коллекторных машинах – это механический преобразователь (коллектор).
МПТ состоит из корпуса (станины), на котором закрепляются главные (являются главной частью индуктора) и добавочные полюса (если таковые есть), но которых намотаны катушки. Якорем в МПТ является вращающаяся часть, в которой уложена обмотка, состоящая каждая из 1 витка, 2-мя концами припаянная к коллекторным пластинам, находящимися на коллекторе и изолированными друг от друг и от вала. С внешней цепью обмотка якоря соединена посредством щеток, которые соприкасаются с коллекторными пластинами. Также в конструкции машины присутствует вентилятор, его кожух, подшипниковые щиты.
ГПТ.
По способу возбуждения ГПТ подразделяются независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Принцип действия генератора постоянного тока: При вращении якоря машины в направлении по часовой стрелке в проводниках обмотки якоря индуктируется ЭДС, направление которой может быть определено по правилу правой руки. Значение индуктируемой в проводнике ЭДС
,где В-магнитная индукция; l-активная длина проводника;v-линейная скорость перемещения проводника.
Полная ЭДС якоря рассматриваемой машины равна 
. ЭДС Eg является переменной, так как проводники обмотки якоря проходят попеременно под северным и южным полюсами, в результате чего направление ЭДС в проводниках меняется. В генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразует перемен. ток в пост. во внешней цепи. Напряжение пост.тока на зажимах якоря будет < Еа на величину падения напряжения в сопротивлении обмотки якоря ra
. На проводники обмотки якоря с токомIA будут действовать электромагнитные силы 
.Их направление определяется по правилу левой руки. Эти силы создают механический момент:
,DA-диаметр якоря. В режиме генератора этот момент действует против направления вращения якоря и является тормозящим.
ДПТ.
По способу возбуждения двигатели постоянного тока подразделяются аналогично генераторам на двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Принцип действия:Если к обмотке ее якоря подвести пост.ток от внешнего источника, то машина будет работать в режиме двигателя. При этом на проводники обмотки якоря будут действовать эл.маг.силыFПРи возникнет эл.маг.момент МЭМ. Данные величины определяются аналогично режиму генератора. При достаточном значении МЭМ якорь машины придет во вращение и будет развивать механическую мощность. Момент МЭМпри этом является движущим и действует в направлении вращения. В данном режиме коллектор превращает потребляемый из внешней цеп пост.ток в переменный в обмотке якоря и работает в качестве механического инвертора тока. Проводники обмотки якоря вращаются в маг поле и поэтому в обмотке якоря индуктируется ЭДС ЕА.Направление в дигат-м режиме такое же, как в генератор-м. Т.о. ЭДС ЕАнаправлена против токаIAи приложено к зажимам якоря напряженияUA. Поэтому ЭДС якоря наз-ся противоэлектродвижущей силой. Приложенное напряжение к якорю уравновешивается ЭДС и падением напряжения в обмотке якоря
. Развиваемая МЭМмощность
.где
-угловая скорость вращения. На основании
электромагнитная мощность
.
1.Трансформаторы специального назначения: для преобразования числа фаз; для преобразования частоты; пик-трансформаторы, сварочные, трансформаторы с подмагничиванием шунтов (ТРПШ), автотрансформаторы.
Пик – трансформатор
|
| ПТ применяются для преобразования синусоидального напряжения в импульсы пикообразной формы. Такие импульсы напряжения необходимы для управления тиристорами либо другими полупроводниковыми или электронными устройствами. Принцип работы ПТ основан на явлении магнитного насыщения ферромагнитного материала. Первичная обмотка ПТ расположена на увеличенном в диаметре стержне, в то время как вторичная обмотка располагается на уменьшенном в диаметре стержне. Имеет место шунтирующий стержень. Принцип действия основан на явлении перенасыщения магнитопроовода в местах с узким стержнем. В результате чего Е2 практически = 0 для данного периода, но малейшее изменение значения Ф2 влечет скачкообразное изменение Е2. |
Автотрансформаторы.
|
| Это трансформаторы, у которых помимо магнитной связи между обмотками имеется и электрическая связь. Обмотка с числом витков ωaxодновременно является частью первичной и вторичной обмотки. При условии, что коэффициент трансформации автотрансформатора меньше 2-х, то виткиωaxможно выполнить проводом меньшего сечения. При этом снижается расход материала и снижаются габариты. Поэтому КПД, при прочих равных условиях, выше у автотрансформатора. К недостаткам автотрансформатора следует отнести необходимость наличия высокопрочной изоляции. По технике безопасности нельзя использовать автотрансформаторы, для подачи понимающего напряжения непосредственно потребителю. |
Сварочный трансформатор:
|
| Выполняется так, что U2должно быть 50-60 В, необходимое для зажигания дуги и ее устойчивого горения. Зажиганию дуги предшествует короткое замыкание во вторичной обмотке трансформатора, рабочий ок сварочного трансформатора соотвествует напряжению электрической дуги 30 В. Обрывает дугу перевод трансформатора в режим ХХ. В целях ограничения тока обмотки располагают на разных сторонах магнитопровода, а также включают дроссель во вторичную цепь. Коэффициент мощности сварочных трансформаторов из-за значительного индуктивного сопротивления не превышает 0,4-0,5. |
ТМ для преобразования частоты.Трансформаторные устройства, состоящие из магнитопроводов и обмоток, можно использовать для умножения частоты переменного тока, т.е. увеличения частоты в целое число раз. Практическое применение получили удвоители и утроители частоты. Два замкнутых магнитопровода имеют пять обмоток. Первичную обмотку выполняют так, чтобы она охватывала сразу два магнитопровода.
2. Трехфазная асинхронная машина при неподвижном роторе. Основные уравнения для цепей статора и ротора. Параметры короткозамкнутой обмотки ротора. Приведение параметров вторичной цепи к числу витков и фаз первичной.
Как следует из принципа действия асинхронного двигателя, обмотка ротора не имеет электрической связи с обмоткой статора. Между этими обмотками существует только магнитная связь, энергия из обмотки статора в обмотку ротора передается магнитным полем. В процессе работы асинхронного двигателя токи в обмотках статора и ротора создают две магнитодвижущие силы; МДС статора и МДС ротора.
Основной магнитный поток Ф, вращающийся с частотой n1, наводит в неподвижной обмотке статора ЭДС Е1. I1r1 – падение напряжения в активном сопротивлении обмотки статора r1. U1 – напряжение сети, в которую включен статор. jI1x1 - магнитный поток рассеяния. Т.о. имеем уравнение напряжений обмотки статора:
Данное уравнение полностью идентично уравнению первичной обмотки тр-ра.
При условии неподвижности ротора асинхронной машины скольжение s=1. Откуда следует, что частота ЭДС ротора f2=f1. С учетом данного факта получим по второму закону Кирхгофа уравнение напряжений для обмотки ротора:
Приведение параметров вторичной цепи к числу витков и фаз первичной цепи применяется с целью построения векторов ЭДС, напряжений и токов статора о ротора на одной векторной диаграмме. Обмотку ротора с числом фаз m2, обмоточным коэффициентом коб2, и числом витков одной фазы w2 заменяют обмоткой с m1, w1 и коб1. При этом мощности и фазовые сдвиги векторов ЭДС и токов ротора после приведения должны остаться такими же, что и до приведения. При s=1 приведенная ЭДС ротора определяется как Е`2 = Е2ке, где ке= коб1w1/ коб2w2 – коэффициент трансформации напряжения в АМ при неподвижном роторе. Приведенный ток ротора I`2 = I2/ki, где ki = m1коб1w1/ (m2коб2w2) – коэффициент трансформации тока АМ. С учетом этих коэффициентов производят пересчет активных и индуктивных сопротивлений. Уравнение напряжений ротора в приведенном виде будет выглядеть как:
studfiles.net
Магнитопроводы роторов асинхронных двигателей и Якорей машин постоянного тока с внешним диаметром менее 990 мм собирают из целых листов, которые вырубаются из электротехнической стали толщиной 0,5 мм (рис. 8.45). В листе штампуют пазы, а при необходимости, кроме того, круглые отверстия диаметр 15…35 мм для образования вентиляционных каналов. При большой радиальной высоте листа отверстия располагают в несколько концентрических рядов в шахматном порядке. Для посадки магнитопровода на вал в центре ли штампуются отверстие, в котором предусматривается шпоночная канавка, а также круглая лунка — шихтовочный знак А, для того чтобы при шихтовке укладывать все листы в одно и то же положение относительно друг друга. В результате такой укладки пазы получаются с более ровными стенками. После штамповки и снятия заусенцев листы лакируют и подвергают термообработке для создания оксидной пленки. При изготовлении роторов асинхронных двигателей с литой клеткой магнитопроводы сначала собирают из листов на оправке, а после заливки алюминиевой обмотки напрессовывают на вал. При внешних диаметрах ротора до 200...300 мм магнитопроводы сажают на гладкий вал горячей посадкой, а при больших диаметрах на валу предусматривается шпонка.
Рис. 8.45. Пример листа магнитопровода ротора
Магнитопроводы роторов, имеющие фазную обмотку или сварную клетку, а также магнитопроводы якорей машин постоянного тока набирают из листов непосредствен из вал (рис. 8.46). Магнитопроводы 1 спрессовывают стальными нажимными шайбами, которые имеют кольцевые пояса 4, называемые обмоткодержателями и предназначенные для поддержки лобовых частей обмотки 2. Выполнение обмоткодержателей выбирается в соответствии с формой лобовых частей обмотки.
Рис. 8.46. Ротор (а) и якорь (б) из целых листов
Магнитопровод ротора или якоря в спрессованном состоянии фиксируется на валу в осевом направлении или с помощью пружинит колец 5, врезанных в канавку на валу, или втулок 6, насаживаемых на вал с большим натягом. Иногда для фиксации магнитопровода с одной стороны упирается в предусмотренный на валу буртик. Лобовые части обмотки закрепляют бандажом 3.
При внешнем диаметре ротора или якоря более 990 мм магнитопровод набирается из штампованных сегментов электротехнической стали (рис. 8.47). В этом случае сегменты набирают на ступицах, которые имеют сварную конструкцию (рис. 8.48). Размеры сегментов выбирают исходя из наилучшего раскроя листа. Для крепления в ступице в сегментах с внутренней стороны предусматривают выступы или углубления в форме ласточкина хвоста. Количество крепящих элементов в каждом сегменте должно быть не менее двух. В целях повышения механической прочности, а также улучшения магнитной проводимости пакеты собирают с перекрытием сегментов при переходе от слоя к слою.
Рис. 8.47. Сегмент якоря
Рис. 8.48. Якорь из сегментов
В осевом направлении сегменты якоря стягивают нал фланцами и стяжными шпильками, устанавливаемыми внутри вне магнитопровода.
Иногда на ступицах собирают магнитопроводы роторов (якорей) при их диаметрах менее 990 мм. Такое выполнение магнитопроводов целесообразно в том случае, когда разность между внутренним диаметром ротора (якоря), найденным из электромагнитного расчета, и диаметром вала получается значительной, а внутреннюю меньшего диаметра.
studfiles.net
Электродвигатель предназначен для преобразования электрической энергии в механическую энергию. Это – одно из самых важных электротехнических устройств, без которого немыслима жизнь современного человечества.
Если проводник с током поместить в магнитное поле, то он придет в движение. Это продемонстрировал в 1821 году Майкл Фарадей, потом этот принцип был положен в основу работы электродвигателя.
Если поместить рамку с током в поле постоянного магнита, то на нее будет действовать сила, поворачивая вокруг оси вращения. Движение будет осуществляться до тех пор, пока система не придет в равновесие. В этот момент нужно изменить полярность тока в рамке, и движение продолжится. Постоянно меняя полярность тока в рамке, можно получить ее непрерывное вращение. Для этого ток в нее подается через контактные пластины на валу, называемые коллектором, соединенный с источником питания через подпружиненные щетки. При вращении пластины коллектора получают питание то от положительного полюса источника, то от отрицательного.
Коллекторы современных двигателей постоянного тока имеют большое число выводов (ламелей), что позволяет им работать устойчивее и достигать больших скоростей вращения. Питание к ним подводится через графитовые или медно-графитовые щетки.
Якорь с коллекторомПостоянные магниты, в силу непостоянства их магнитного потока, заменяют электромагнитами, обмотки которых располагают в неподвижной части двигателя, называемой статором. Вращающуюся же часть электродвигателя с обмоткой постоянного тока называют якорем.
Статор и якорь имеют сердечники для усиления электромагнитных свойств. Их изготавливают наборными из тонких металлических пластин, изолированных друг от друга специальным термостойким лаком. Это снижает потери на вихревые токи, нагревающие сердечники и снижающие коэффициент полезного действия двигателя. Сердечники имеют сложную форму. В них сделаны пазы, в которые укладываются обмотки.
Переменный ток для электродвигателей удобен тем, что можно отказаться от коллекторных схем, изменяющих фазу тока в обмотке на валу двигателя, называемой уже не якорем, а ротором. На переменном токе она сама изменяется по синусоидальному закону. Но есть и сложность: магнитное поле статора тоже изменяется по синусоидальному закону. Поэтому обмотки статора разных фаз разделяется на несколько частей и располагаются в пространстве в определенном порядке.
Принцип работы двигателя переменного тока немного отличается от постоянного. Вращающееся по кругу магнитное поле статора создает магнитный поток, за счет которого в обмотке ротора создается ЭДС. Проводники обмотки замкнуты накоротко, поэтому по ним течет ток. Взаимодействие вращающегося магнитного поля статора с током в короткозамкнутом роторе приводит к его вращению.
При этом скорость, с которой вращается ротор меньше скорости вращения магнитного поля в статоре. Поэтому эти двигатели и называют асинхронными.
Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым роторомЕсли обмотки ротора выполнить не короткозамкнутыми, а вывести их концы на контактные кольца, то получится электродвигатель с фазным ротором. Включая в цепь ротора резисторы, можно регулировать скорость вращения. Это позволяет применять такие двигатели на кранах и экскаваторах. Все мощные асинхронные электродвигатели тоже имеют фазный ротор. Плавное или ступенчатое изменение величины сопротивления в цепи ротора во время пуска позволяет снизить пусковые токи и плавно разгонять приводимый во вращение агрегат.
Фазный ротор асинхронного электродвигателяКак видно из названия, ротор этого электродвигателя вращается с той же скоростью, что и магнитное поле статора, подключенного к сети переменного тока. В ротор же через контактные кольца и щетки подается постоянный ток, называемый током возбуждения. Регулируя величину тока в роторе, можно менять режим работы электродвигателя.
При определенных параметрах возбуждения получается режим, когда синхронный двигатель начинает отдавать в сеть реактивную мощность. Это – полезное свойство, позволяющее отказаться от применения установок компенсации реактивной мощности на предприятиях, где работают такие двигатели.
Самая распространенная конструкция однофазного электродвигателя включает в себя обмотку на статоре и последовательно соединенную с ней обмотку якоря. Соединение происходит через щетки и коллектор якоря с большим количеством ламелей. Обмотки расположены так, что при взаимодействии подключенной в данный момент к цепи обмотки якоря с магнитным полем статора создается вращающий момент. Якорь поворачивается, и подключенной оказывается следующая обмотка. За счет этого момент вращения всегда остается постоянным.
Другая конструкция использует ротор с короткозамкнутыми обмотками и две обмотки на статоре. Одна из них включается через конденсатор, создающий при работе электродвигателя сдвиг фаз между токами и напряжениями в обмотках. Получается некоторое подобие асинхронного электродвигателя, но работающего не на трех, а на двух «фазах».
Оцените качество статьи. Нам важно ваше мнение:
electric-tolk.ru
Дорогие мои читатели, начинаем разбирать темы августовского стола заказов (боже мой, как быстро летит время!). Сегодняшняя тема может быть мало кого заинтересует, зато если кого заинтересует, так это будет очень в пользу им. Слушаем trudnopisaka: Напишите пожалуйста понятно о устройстве электродвигателей постоянного тока. Можно на примере одного из типов. Ведь с одной стороны принцип работы очень простой, а с другой, если разобрать один из электродвигателей, то там много деталей, назначение которых не очевидно. А на сайтах в начале поисковой выдачи есть только название этих деталей, в лучшем случае. Планирую с детьми собрать простой электродвигатель, чтобы это помогло им в понимании техники и они не боялись ее осваивать.
Первый этап развития электродвигателя (1821-1832) тесно связан с созданием физических приборов для демонстрации непрерывного преобразования электрической энергии в механическую.
В 1821 году М. Фарадей, исследуя взаимодействие проводников с током и магнитом, показал, что электрический ток вызывает вращение проводника вокруг магнита или вращение магнита вокруг проводника. Опыт Фарадея подтвердил принципиальную возможность построения электрического двигателя.
Для второго этапа развития электродвигателей (1833-1860) характерны конструкции с вращательным движением якоря.
Томас Дэвенпорт — американский кузнец, изобретатель, в 1833 году сконструировал первый роторный электродвигатель постоянного тока, создал приводимую им в движение модель поезда. В 1837 году он получил патент на электромагнитную машину.
В 1834 году Б. С. Якоби создал первый в мире электрический двигатель постоянного тока, в котором реализовал принцип непосредственного вращения подвижной части двигателя. 13 сентября 1838 г. лодка с 12 пассажирами поплыла по Неве против течения со скоростью около 3 км/ч. Лодка была снабжена колесами с лопастями. Колеса приводились во вращение электрическим двигателем, который получал ток от батареи из 320 гальванических элементов. Так впервые электрический двигатель появился на судне.
Испытания различных конструкций электродвигателей привели Б. С. Якоби и других исследователей к следующим выводам:
Третий этап развития электродвигателей характеризуется открытием и промышленным использованием принципа самовозбуждения, в связи с чем был окончательно осознан и сформулирован принцип обратимости электрической машины. Питание электродвигателей стало производиться от более дешёвого источника электрической энергии — электромагнитного генератора постоянного тока.
В 1886 году электродвигатель постоянного тока приобрёл основные черты современной конструкции. В дальнейшем он всё более и более совершенствовался.
В настоящее время трудно представить себе жизнь человечества без электродвигателя. Он используется в поездах, троллейбусах, трамваях. На заводах и фабриках стоят мощные электрические станки. Электромясорубки, кухонные комбайны, кофемолки, пылесосы — всё это используется в быту и оснащено электродвигателями.
Подавляющее большинство электрических машин работает по принципу магнитного отталкивания и притяжения. Если между северным и южным полюсами магнита поместить проволоку и пропустить по ней ток, то её вытолкнет наружу. Как это возможно? Дело в том, что проходя по проводнику, ток формирует вокруг себя круговое магнитное поле по всей длине провода. Направление этого поля определяют по правилу буравчика (винта).
При взаимодействии кругового поля проводника и однородного поля магнита, между полюсами магнитное поле с одной стороны ослабевает, а с другой усиливается. То есть среда становится упругой и результирующая сила выталкивает провод из поля магнита под углом 90 градусов в направлении, определяемом по правилу левой руки (правило правой руки используется для генераторов, а правило левой руки подходит только для двигателей). Эта сила называется «амперовой» и её величина определяется по закону Ампера F=BхIхL, где В – значение магнитной индукции поля; I – ток, циркулирующий в проводнике; L – длина провода.
Это явление использовали как основной принцип работы первых электродвигателей, этот же принцип используют и поныне. В двигателях постоянного тока малой мощности для создания постоянного магнитного поля применяются постоянные магниты. В электромоторах средней и большой мощности однородное магнитное поле создают с помощью обмотки возбуждения или индуктора.
Рассмотрим принцип создания механического движения с помощью электричества более подробно. На динамической иллюстрации показан простейший электромотор. В однородном магнитном поле вертикально располагаем проволочную рамку и пропускаем по ней ток. Что происходит? Рамка проворачивается и по инерции двигается какое-то время до достижения горизонтального положения. Это нейтральное положение – мёртвая точка — место, где воздействие поля на проводник с током равно нулю. Чтобы движение продолжилось, нужно добавить ещё хотя бы одну рамку и обеспечить переключение направление тока в рамке в нужный момент. На обучающем видео внизу страницы хорошо виден этот процесс.
Современный двигатель постоянного тока вместо одной рамки имеет якорь с множеством проводников, уложенных в пазы, а вместо постоянного подковообразного магнита имеет статор с обмоткой возбуждения с двумя и более полясами. На рисунке показан двухполюсный электромотор в разрезе. Принцип его работы следующий. Если по проводам верхней части якоря пропустить ток движущийся «от нас» (отмечено крестиком), а в нижней части — «на нас» (отмечено точкой), то согласно правилу левой руки верхние проводники будут выталкиваться из магнитного поля статора влево, а проводники нижней половины якоря по тому же принципу будут выталкиваться вправо. Поскольку медный провод уложен в пазах якоря, то, вся сила воздействия будет передаваться и на него, и он будет проворачиваться. Дальше видно, что когда проводник с направлением тока «от нас» провернётся вниз и станет против южного полюса создаваемого статором, то он будет выдавливаться в левую сторону, и произойдёт торможение. Чтобы этого не случилось нужно поменять направление тока в проводе на противоположное, как только будет пересечена нейтральная линия. Это делается с помощью коллектора – специального переключателя, коммутирующего обмотку якоря с общей схемой электродвигателя.
Таким образом, обмотка якоря передаёт вращающий момент на вал электромотора, а тот в свою очередь приводит в движение рабочие механизмы любого оборудования, такого как, например, станок для сетки рабицы. Хотя в этом случае используется асинхронный двигатель переменного тока, основной принцип его работы идентичен принципу действия двигателя постоянного тока – это выталкивание проводника с током из магнитного поля. Только у асинхронного электромотора вращающееся магнитное поле, а у электродвигателя постоянного тока – поле статичное.
Конструктивно все электрические двигатели постоянного тока состоят из индуктора и якоря, разделенных воздушным зазором.
Индуктор (статор) электродвигателя постоянного тока служит для создания неподвижного магнитного поля машины и состоит из станины, главных и добавочных полюсов. Станина служит для крепления основных и добавочных полюсов и является элементом магнитной цепи машины. На главных полюсах расположены обмотки возбуждения, предназначенные для создания магнитного поля машины, на добавочных полюсах - специальная обмотка, служащая для улучшения условий коммутации.
Якорь электродвигателя постоянного тока состоит из магнитной системы, собранной из отдельных листов, рабочей обмотки, уложенной в пазы, и коллектора служащего для подвода к рабочей обмотке постоянноготока.
Коллектор представляет собой цилиндр, насаженный на вал двигателя и избранный из изолированных друг от друга медных пластин. На коллекторе имеются выступы-петушки, к которым припаяны концы секций обмотки якоря. Съем тока с коллектора осуществляется с помощью щеток, обеспечивающих скользящий контакт с коллектором. Щетки закреплены в щеткодержателях, которые удерживают их в определенном положении и обеспечивают необходимое нажатие щетки на поверхность коллектора. Щетки и щеткодержатели закреплены на траверсе, связанной с корпусомэлектродвигателя.
Коллекторный движок он очень хорош. Он чертовски легко и гибко регулируется. Можно повышать обороты, понижать, механическая характеристика жесткая, момент он держит на ура. Зависимость прямая. Ну сказка, а не мотор. Если бы не одна ложка дегтя во всей этой вкусняшке — коллектор.
Это сложный, дорогой и очень ненадежный узел. Он искрит, создает помехи, забивается проводящей пылью от щеток. А при большой нагрузке может полыхнуть, образовав круговой огонь и тогда все, капец движку. Закоротит все дугой наглухо.
Но что такое коллектор вообще? Нафига он нужен? Выше я говорил, что коллектор это механический инвертор. Его задача переключать напряжение якоря туда сюда, подставляя обмотку под поток.
Коллектор в электрических машинах выполняет роль выпрямителя переменного тока в постоянный (в генераторах) и роль автоматического переключателя направления тока во вращающихся проводниках якоря (в двигателях).
Когда магнитное поле пересекается только двумя проводниками, образующими рамку, коллектор будет представлять собой одно кольцо, разрезанное на две части, изолированные одна от другой. В общем случае каждое полукольцо носит название коллекторной пластины.
Начало и конец рамки присоединяются каждый к своей коллекторной пластине. Щетки располагаются таким образом, чтобы одна из них была всегда соединена с проводником, который будет двигаться у северного полюса, а другая — с проводником, который будет двигаться у южного полюса.
Рис. 2. Упрощенное изображения коллектора
Рис. 3. Выпрямление переменного тока с помощью коллектора
Сообщим рамке вращательное движение в направлении по часовой стрелке. В момент, когда вращающаяся рамка займет положение, изображенное на рис. 3, А, в ее проводниках будет индуктироваться наибольший по величине ток, так как проводники пересекают магнитные силовые линии, двигаясь перпендикулярно к ним.
Индуктированный ток из проводника В, соединенного с коллекторной пластиной 2, поступит на щетку 4 и, пройдя внешнюю цепь, через щетку 3 возвратится в проводник А. При этом правая щетка будет положительной, а левая отрицательной.
Дальнейший поворот рамки (положение В) приведет снова к индуктированию тока в обоих проводниках; однако направление тока в проводниках будет противоположно тому, которое они имели в положении А. Так как вместе с проводниками повернутся и коллекторные пластины, то щетка 4 снова будет отдавать электрический ток во внешнюю цепь, а по щетке 3 ток будет возвращаться в рамку.
Отсюда следует, что, несмотря на изменение направления тока в самих вращающихся проводниках, благодаря переключению, произведенному коллектором, направление тока во внешней цепи не изменилось.
В следующий момент (положение Г), когда рамка вторично займет положение на нейтральной линии, в проводниках и, следовательно, во внешней цепи тока опять не будет.
В последующие моменты времени рассмотренный цикл движений будет повторяться в том же порядке. Таким образом, направление индуктированного направление тока во внешней цепи благодаря коллектору все время будет оставаться одним и тем же, а вместе с этим сохранится и полярность щеток.
Щёточный узел необходим для подвода электроэнергии к катушкам на вращающемся роторе и переключения тока в обмотках ротора. Щётка — неподвижный контакт (обычно графитовый или медно-графитовый). Щётки с большой частотой размыкают и замыкают пластины-контакты коллектора ротора. Как следствие, при работе ДПТ происходят переходные процессы, в обмотках ротора. Эти процессы приводят к искрению на коллекторе, что значительно снижает надёжность ДПТ. Для уменьшения искрения применяются различные способы, основным из которых является установка добавочных полюсов. При больших токах, в роторе ДПТ возникают мощные переходные процессы, в результате чего, искрение может постоянно охватывать все пластины коллектора, независимо от положения щёток. Данное явление называется кольцевым искрением коллектора или «круговой огонь». Кольцевое искрение опасно тем, что одновременно выгорают все пластины коллектора и срок его службы значительно сокращается. Визуально кольцевое искрение проявляется в виде светящегося кольца около коллектора. Эффект кольцевого искрения коллектора не допустим. При проектировании приводов устанавливаются соответствующие ограничения на максимальные моменты (а следовательно и токи в роторе), развиваемые двигателем.Конструкция двигателя может иметь один или несколько щеточно-коллекторных узлов.
А на дворе то уже 21 век и дешевые и мощные полупроводники сейчас на каждом шагу. Так зачем нам нужен механический инвертор если мы можем сделать его электронным? Правильно, незачем! Так что берем и заменяем коллектор силовыми ключами, а еще добавляем датчики положения ротора, чтобы знать в какой момент переключать обмотки.
А для пущего удобства выворачиваем двигатель наизнанку — гораздо проще вращать магнит или простенькую обмотку возбуждения, чем якорь со всей этой тряхомудией на борту. В качестве ротора тут выступает либо мощный постоянный магнит, либо обмотка питаемая с контактных колец. Что хоть и смахивает на коллектор, но не в пример надежней его.
И получаем что? Правильно! Бесщеточный двигатель постоянного тока aka BLDC. Все те же няшные и удобные характеристики ДПТ, но без этого мерзкого коллектора. И не надо путать BLDC с синхронными двигателями. Это совсем разные машины и разным принципом действия и управления, хотя конструктивно они ОЧЕНЬ схожи и тот же синхронник вполне может работать как BLDC, добавить ему только датчиков да систему управления. Но это уже совсем другая история. ВОТ ТУТ можно прочитать про него подробнее.
Продолжая тему двигателя постоянного тока нужно отметить, что принцип действия электродвигателя основывается на инвертировании постоянного тока в якорной цепи, чтобы не было торможения, и вращение ротора поддерживалось в постоянном ритме. Если изменить направление тока в возбуждающей обмотке статора, то, согласно правилу левой руки, изменится направление вращения ротора. То же самое произойдёт, если мы поменяем местами щёточные контакты, подводящие питание от источника к якорной обмотке. А вот если поменять «+» «-» и там и там, то направление вращения вала не изменится. Поэтому, в принципе, для питания такого мотора можно использовать и переменный ток, т.к. ток в индукторе и якоре будет меняться одновременно. На практике такие устройства используются редко.
Думаю многие из вас кто баловался с движками могли заметить, что у них есть ярко выраженный пусковой ток, когда мотор на старте может рвануть стрелку амперметра, например, до ампера, а после разгона ток падает до каких-нибудь 200мА.
Почему это происходит? Это работает противоэдс. Когда двигатель стоит, то ток который через него может пройти зависит только лишь от двух параметров — напряжения питания и сопротивления якорной обмотки. Так что предельный ток который может развить движок и на который следует рассчитывать схему узнать несложно. Достаточно замерить сопротивление обмотки двигателя и поделить на это значение напряжение питания. Просто по закону Ома. Это и будет максимальный ток, пусковой.
Но по мере разгона начинается забавная вещь, обмотка якоря движется поперек магнитного поля статора и в ней наводится ЭДС, как в генераторе, но направлена она встречно той, что вращает двигатель. И в результате, ток через якорь резко снижается, тем больше, чем выше скорость.
А если движок дополнительно еще подкручивать по ходу, то противоэдс будет выше питания и движок начнет вкачивать энергию в систему, став генератором.
Что касается электрической схемы включения двигателя, то их несколько и они показаны на рисунке. При параллельном соединении обмоток, обмотка якоря делается из большого количества витков тонкой проволоки. При таком подключении коммутируемый коллектором ток будет значительно меньше из-за большого сопротивления и пластины не будут сильно искрить и выгорать. Если делать последовательное соединение обмоток индуктора и якоря, то обмотка индуктора делается из провода большего диаметра с меньшим количеством витков, т.к. весь якорный ток устремляется через статорную обмотку. При таких манипуляциях с пропорциональным изменением значений тока и количества витков, намагничивающая сила остаётся постоянной, а качественные характеристики устройства становятся лучше.
На сегодняшний день двигатели постоянного тока мало используются на производстве. Из недостатков этого типа электрических машин можно отметить быстрый износ щёточно-коллекторного узла. Преимущества – хорошие характеристики запуска, лёгкая регулировка частоты и направления вращения, простота устройства и управления.
В настоящее время двигатели постоянного тока независимого возбуждения, управляемые тиристорными преобразователями, используются в промышленных электроприводах.’Эти приводы обеспечивают регулирование скорости в широком диапазоне. Регулирование скорости вниз от номинальной осуществляется изменением напряжения на якоре, а вверх — ослаблением потока возбуждения. Ограничения, по мощности и скорости обусловлены свойствами используемых двигателей, а не полупроводниковых приборов. Тиристоры могут соединяться последовательно или параллельно, если они имеют недостаточно высокий. класс по напряжению или току. Ток якоря и момент ограничены перегрузочной способностью двигателя по нагреву.
Принцип работы:
Сборка двигателя постоянного тока ПО ДЕТАЛЯМ:
Для любопытных могу еще подробно рассказать про Миф о торсионном генераторе или например что такое Золотое сечение и симметрия. Ну и совсем для жаждущих - подробно про Термоядерный реактор ITER. Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия - http://infoglaz.ru/?p=32677
masterok.livejournal.com
Сегодняшняя тема - обзор различных электродвигателей. Электродвигатели нашли широчайшее применение в науке и технике. Жизнь человека трудно представить без машин и механизмов на основе электрических двигателей. Они применяются повсюду - в заводах, в автомобильной технике, в бытовой аппаратуре, в медицинской технике, одним словом - везде! Электрический двигатель - это своего рода преобразователь, который превращает электрическую энергию в механическую энергию вращения вала двигателя.
Электродвигатель состоит из двух основных частей - неподвижной части (статор) и вращающая часть (ротор). Двигатели разделяются на две основные группы - двигатели постоянного тока и переменного тока. Основные части простого электродвигателя постоянного тока - неподвижная часть (статор) постоянные магниты, в центре на валу собран ротор, который состоит из стальных пластин, а на них намотана обмотка. Ротор еще и называют якорем электродвигателя.
Питание подается через контакты (щетки) на обмотку. В результате этого якорь превращается в электромагнит, в результате магнитного воздействия, ротор пытается <ускользнуть> из магнитного поля, а убежать ему некуда, и ротор начинает вращаться с большей скоростью, иногда число оборотов ротора за одну минуту превышает 10000! На роторе обычно мотают несколько обмоток, для эффективной работы и повышения мощности двигателя. Ниже показана схема двигателя в электродрели.
Двигатели переменного тока - двигатели которые работают под определенной частотой тока, то есть питание двигателей осуществляется переменным током, работают в основном на сетевой частоте 50-60 герц. Двигатели переменного тока делятся на две группы - синхронные и асинхронные двигатели. В основном они пускаются вручную или имеют пусковую обмотку. Двухфазовые или конденсаторные двигатели - это электродвигатели которые имеют конечное число положения ротора. Заданное положение ротора фиксируется подачей питания на соответствующей обмотке. Переход в другое состояние осуществляется путем снятия напряжения с одной обмотки и передачи ее на другой, так напряжение проходит по всем обмоткам, каждая в свою очередь превращается в электромагнит.
Синхронный электродвигатель - это разновидность двигателей переменного тока, ротор которого вращается синхронно с магнитным полем питающего напряжения. Асинхронный электродвигатель - это двигатель переменного тока в котором частота вращения ротора отличается от частоты вращающего магнитного поля создавая ему питающее напряжение.
В технике в основном используют двигатели переменного тока, там не используются постоянные магниты, которые расчитаны на стабильную мощность, для повышенной мощности используют электромагнит, мощность которого во много раз повышает мощность постоянного магнита, хотя для питания электромагнитной обмотки нужно на нее подать добавочное напряжение. Вот в кратце вся основная информация, на сегодня достаточно, автор - АКА.
el-shema.ru
