Принцип работы магнитного двигателя: Магнитный двигатель своими руками: как сделать вечный электродвигатель

Содержание

Принцип работы и устройство электродвигателей?

Под электродвигателем подразумевается электротехнический механизм, который используется для получения механической энергии из электричества. Такое устройство распространено во всех сферах деятельности, включая промышленность и бытовую технику. Назначением техсредства считается приведение в движение присоединенных к нему механизмов. Есть большое количество модификаций электрического двигателя, но все они работают на одних и тех же принципах и имеют обязательный набор узлов.

Общая информация

Электродвигатели получили широкое распространение из-за нескольких качеств. Среди них:

универсальность. Механизмы используются в различных сферах;

простота и надежность;

большой ресурс.

Используется несколько видов электродвигателей. По типу питания они могут быть постоянного и переменного тока. В первом случае электроэнергию двигатель получает от аккумулятора, батареи или блока. При переменном типе двигателя соединение идет напрямую к электросети.

Принцип работы может быть синхронным и асинхронным. У механизма с синхронизацией есть обмотка на роторе, на которую подается напряжение. Асинхронные модели не обладают такими элементами и отличаются сниженной вращательной скоростью из-за отсутствия статорного магнитного поля.

Сам процесс взаимодействия осуществляется на основе влияния магнитного поля на элементы двигателя и приведение их во вращение. При поступлении в электродвигатель энергии внутри возникает электромагнитная индукция, которая в виде силы передается на вращающие сегменты.

Устройство

У электродвигателя есть стандартный набор узлов. Элементы:

неподвижная часть в виде статора;

в качестве подвижной части выступает ротор, который и формирует вращательный момент;

коллектор. Он требуется для 2 функций, включая переключение тока при скользящих контактах, а также показатель роторного угла;

скользящие контакты представлены в виде щеток, который находятся вне ротора и прижаты к коллектору.

Из электродвигателя формируется механизм электропривода, необходимый для функционирования оборудования.

Любой электродвигатель нуждается в двух основных частях, в частности подвижной и неподвижной части. Статорная часть включает в себя корпус, который создается из материалов немагнитного типа, медную обмотку с проволочным сечением квадратного или круглого типа, сердечник, собираемый из пакетов пластин стали электротехнического типа. В качестве немагнитных материалов выступает чугун или алюминиевый сплав.

Роторная часть состоит из сердечника, у которого конструкция формируется из стальных листов с пазовой алюминиевой заливкой, что дает создать набор стержней. Также используются торцевые кольца, необходимые для замыкания конструкции, и электродвигательный вал, запрессовываемый в роторную часть из стали высокой прочности.

Принцип работы

Весь принцип работы основан на электромагнитной индукции, при которой осуществляется взаимодействие двух полей статора с роторными магнитными полями. Это дает привести в движение подвижную часть, что приводит к появлению вращательного момента. Именно с его помощью часть, которая относится к подвижным, приводит к появлению механической энергии, возникающей при вращении.

Такой вариант работы одинаков для всех типов электрических двигателей.

Особенности

Электродвигатели при изготовлении получают определенный набор характеристик, который заложен с помощью конструкционных особенностей и использования модификаций.

Основные показатели, определяющие возможности двигателя электрического типа:

мощность;

частота вращения в об/м;

крутящий момент, который также называется вращающим;

потребление тока;

КПД в %;

сетевое напряжение;

частота сети.

При выборе требуется учитывать не только показатели, но и тип электрического двигателя. Асинхронные и синхронные двигатели используются в разных сферах из-за своих особенностей. Первый тип также отличается тем, что может иметь многофазное функционирование.

На рынке встречается много модификаций, которые значительно отличаются от стандартного простейшего двигателя на электрической основе. В большинстве ситуаций производители пытаются повысить КПД или устранить основные недостатки механизма. Но принцип работы остается одним для всех моделей.

Электродвигатель работает на основе электромагнитной индукции, когда подвижная и неподвижная часть устройства контактируют с друг другом электромагнитными полями. Это приводит к тому, что возникает вращательный момент, то есть электрическая энергия превращается в механическую. На рынке представлено много разнообразных моделей электродвигателей, но все они работают на одинаковых принципах и имеют однотипные составные части.

Принцип работы и устройство электродвигателя

Принцип работы электродвигателя

Рубрики статей

Все

Новости и новинки

Новости компании

Обзоры продукции

Отредактировано: 14. 01.2022

Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. Таким образом, электрические двигатели противоположны генераторам, которые преобразуют механическое движение в электрическую энергию. Существует множество различных типов и конструкций электродвигателей. Однако все электродвигатели основаны на сходном принципе работы.

Объяснение магнитных полей и силы Лоренца

Электродвигатель использует важнейшую силу природы — силу Лоренца. Как это работает и почему электродвигатель может это сделать, мы сначала объясним вам на основе упрощенных основ, прежде чем мы перейдем к конструкции.

Каждый магнит имеет два полюса: северный и южный. Магнитные силы всегда действуют с севера на юг и воздействуют на так называемые ферромагнитные материалы (кобальт, железо, никель). Твердые тела, такие как железо, всегда притягиваются к магниту. Однако, если есть два магнита, случается следующее: одни и те же полюса отталкиваются друг от друга (южный и южный, северный и северный полюса) — разные полюса притягиваются (южный и северный).

Электричество также имеет два разных полюса. Здесь есть плюс и минус. Это называется электрическим зарядом . Плюс означает, что частица имеет положительный заряд. Минус означает, что частица имеет отрицательный заряд.

Воздействие на заряд (плюс или минус) в магнитном поле называется силой Лоренца. Проще говоря, северный магнитный полюс отталкивает положительный заряд и притягивает отрицательный. Южный магнитный полюс притягивает положительный заряд и отталкивает отрицательный. Каждый электродвигатель основан на этом принципе. Он использует магнитное воздействие постоянного магнита на электромагнит (который находится под напряжением и имеет заряд).

Устройство и функции двигателя

Так называемый статор расположен под корпусом электродвигателя. Он состоит из стабильного магнитного поля (постоянный магнит). Это означает, что северный и южный полюса имеют фиксированное положение и не меняются. Ротор (лат. rotare = крутить) находится в самом двигателе, прикреплен к валу и поэтому может вращаться. Его электрическое магнитное поле постоянно меняется: северный и южный полюса меняются местами. Ротор окружен статором. Якорь представляет собой железный сердечник ротора. На него намотаны катушки ротора, по которым течет ток. С помощью этих катушек создается изменяющееся магнитное поле. Если якорь представляет собой постоянный магнит, то катушек нет.

Коммутатор (также называемый переключателем полюсов) сидит на валу ротора. Ток течет через него. Его задача — повернуть магнитное поле ротора и, таким образом, поменять местами полюса. Это всегда происходит при достижении определенного положения. К коммутатору присоединены скользящие контакты, питающие ротор электричеством. Если электродвигатель теперь находится под напряжением, в роторе создается магнитное поле. Только тогда он становится вращающимся электромагнитом.

По описанному выше принципу, что одноименные полюса всегда отталкиваются друг от друга, ротор начинает вращаться. Электромагнитное поле ротора всегда регулируется коммутатором таким образом, что северный полюс ротора и северный полюс статора (аналогично южному полюсу) обращены друг к другу. Проще говоря, через каждые пол-оборота меняется полярность ротора. В противном случае северный полюс и южный полюс были бы обращены друг к другу, и двигатель остановился бы.

Существует также вариант электродвигателя без коммутатора. В двигателях переменного тока магнитное поле изменяется в соответствии со скоростью вращения ротора. Одни и те же полюса «автоматически» обращены друг к другу. В этом случае структура немного отличается. Тем не менее, основные части остаются.

Разновидности электродвигателей

На данный момент используют большое количество электродвигателей, которые отличаются конструкцией. В основном их делят по двум характеристикам.

Принцип электропитания:

Переменного тока, когда двигатель работает, получая питание непосредственно от электросети.

Постоянного тока, когда двигатель работает от источника постоянного тока (батареек, аккумуляторов и т.п.).

Принцип работы:

Синхронный, вращение происходит в синхронизации с магнитным полем, вызывающим движение. У таких двигателей есть обмотки на роторе и щеточный механизм для подачи на них электрического тока.

Асинхронный, вращающийся ротор движется медленнее вращающегося магнитного поля в статоре. В таком двигателе нет щеток и обмоток на роторе, и он является одним из самых распространенных, что объясняется его простотой.

Если стоит выбор, где купить электродвигатель, выбирайте надёжного поставщика. Компания «АнЛан» занимает лидирующие позиции на рынке РФ с 2007 года. Разумная цена и европейское качество — то, что отличает продукцию компании от других организаций.

Копирование контента с сайта Anlan.ru возможно только при указании ссылки на источник.
© Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Подробнее о витой паре 8 категории

January

2021

Кабели Cat.8 — это новая категория кабелей, разработанная для поддержки приложений 25GBASE-T и 40GBASE-T, разработанных IEEE. Стандарт был разработан органом по стандартизации ANSI / TIA-568, в частности комитетом TR42.7.

Открыть

Электроустановочные изделия Ecoplast серии LK 45 и LK 60

November

2016

Краткое содержание:

Серия LK 45

Серия LK 60

Статья ознакомит вас с электроустановочными изделиями Ecoplast серий LK 45 и LK 60.

Открыть

Выбор телекоммуникационного шкафа

October

2007

Хотя основной целью телекоммуникационных корпусов является защита содержимого, заключенного в них, эти шкафы также предлагают другие преимущества. Например, они помогают организовать сетевое оборудование, обеспечивая его чистоту для эффективности и простоты использования.

Открыть

Кабель-каналы для прокладки трасс кондиционера ДСК Angara

June

2020

Прежде чем кондиционер начнет создавать благоприятный климат в помещении, его требуется установить и провести коммуникации. Сделать все это эстетично помогут специальные кабельные каналы.

Открыть

Что такое оптический медиаконвертор?

September

2021

Оптический медиаконвертер — это простое сетевое устройство, которое используется для создания соединения между двумя разнородными типами носителей, такими как витая пара и оптоволоконный кабель.

Открыть

Что такое кабельные органайзеры?

December

2019

Телекоммуникационные шкафы подразумевают значительное число шнуров, из-за чего они переплетаются друг с другом и могут перекрывать подступы к оборудованию.

Кабельный органайзер является одной из комплектующих по наведению порядка. Основное его предназначение — это укладывание излишков длины шнуров и кабелей.

Открыть

Рекомендуемые товары

IEK DRV056-A4-000-1-1510 Электродвигатель АИР DRIVE 3ф 56A4 380В 0. 12кВт 1500об/мин 1081

IEK DRV056-A4-000-1-1510 Электродвигатель АИР DRIVE 3ф 56A4 380В 0.12кВт 1500об/мин 1081

Артикул: DRV056-A4-000-1-1510

Цена:
7 392,23 ₽

От 25 000 ₽
7 392,23 ₽

От 100 000 ₽
7 392,23 ₽

IEK DRV071-A8-000-2-0720 Электродвигатель АИР DRIVE 3ф 71A8 380В 0.18кВт 750об/мин 2081

Артикул: DRV071-A8-000-2-0720

Цена:
12 803,72 ₽

От 25 000 ₽
12 803,72 ₽

От 100 000 ₽
12 803,72 ₽

IEK DRV112-M4-005-5-1520 Электродвигатель АИР DRIVE 3ф 112M4 380В 5.5кВт 1500об/мин 2081

Артикул: DRV112-M4-005-5-1520

Цена:
41 180,65 ₽

От 25 000 ₽
41 180,65 ₽

От 100 000 ₽
41 180,65 ₽

Все о двигателях с постоянными магнитами

Благодаря электрическому двигателю появилась возможность производить движение с помощью электричества. Они представляют собой разнообразный класс машин, которые обеспечивают мощность для ошеломляющего количества приложений и в настоящее время управляют автоматизацией, производством, коммерческими продуктами и многим другим. Универсальность этих двигателей обусловлена многими доступными типами электродвигателей, и в этой статье будет рассмотрена многообещающая конструкция — двигатель с постоянными магнитами. Первоначально разработанный на ранней стадии, этот двигатель быстро становится достойной альтернативой отраслевым стандартам благодаря достижениям 21 века. Этот двигатель, принципы его работы и области применения будут рассмотрены в ходе этого обсуждения и будут показаны, почему этот двигатель привлек к себе столько внимания в последние годы.

Что такое двигатели с постоянными магнитами?

Двигатели с постоянными магнитами — это усовершенствованный двигатель, похожий по конструкции на асинхронные двигатели и серводвигатели (более подробную информацию об этих двух конструкциях можно найти в наших статьях об асинхронных двигателях и серводвигателях). Они состоят из статора — внешнего корпуса — и ротора — подвижного компонента, соединенного с выходным валом двигателя. Как и другие двигатели переменного тока, двигатель с постоянными магнитами использует физику электромагнетизма для создания крутящего момента, и они делают это с помощью постоянных магнитов (обычно редкоземельных магнитов), встроенных в их ротор. Эта конструкция отличается от большинства других электродвигателей, в которых ротор либо генерирует собственное магнитное поле за счет индукции, либо за счет использования источника питания постоянного тока, либо просто состоит из ферромагнитного металла. Магниты в двигателе с постоянными магнитами при правильном расположении по отношению к статору могут обеспечивать скорость, равную частоте тока возбуждения, и поэтому считаются синхронным двигателем (подробнее см. в нашей статье о синхронных двигателях). Эти двигатели должны быть соединены с электронным компонентом, который сглаживает крутящий момент этого двигателя, и именно поэтому эти машины только недавно достигли своего успеха в качестве жизнеспособной конструкции.

Как работают двигатели с постоянными магнитами?

Основные принципы работы двигателя с постоянными магнитами аналогичны большинству электродвигателей; внешний статор содержит обмотки катушек, питаемых от источника питания, а ротор свободно вращается за счет сил, передаваемых катушками статора. Многие из тех же основных принципов, что и для асинхронных двигателей, справедливы и для двигателей с постоянными магнитами, и дополнительную информацию можно найти в нашей статье об асинхронных двигателях. Это не означает, что они чисто машины переменного тока; фактически, на протяжении большей части своего срока службы они использовались как двигатели постоянного тока с постоянными магнитами (PMDCM) для небольших приложений. Тем не менее, мощность PMDCM довольно слабая, и в этой статье основное внимание будет уделено двигателям переменного тока с постоянными магнитами (PMACM), поскольку они имеют большие размеры, предлагают большую мощность и могут соответствовать асинхронным двигателям с точки зрения прочности. , эффективность и количество использований.

Определяющая особенность PMACM — постоянные магниты внутри их ротора — подвергаются воздействию вращающегося магнитного поля (RMF) обмоток статора и отталкиваются во вращательное движение. Это отличие от других роторов, где магнитная сила должна индуцироваться или генерироваться в корпусе ротора, что требует большего тока. Это означает, что PMACM, как правило, более эффективны, чем асинхронные двигатели, поскольку магнитное поле ротора является постоянным и не требует источника энергии для его генерации. Это также означает, что для работы им требуется частотно-регулируемый привод (VFD или привод с постоянными магнитами), который представляет собой систему управления, сглаживающую крутящий момент, создаваемый этими двигателями. Включая и выключая ток в обмотках статора на определенных этапах вращения ротора, привод ПМ одновременно регулирует момент и ток и использует эти данные для расчета положения ротора, а значит и скорости выхода вала. Это синхронные машины, так как скорость их вращения соответствует скорости RMF. Эти машины являются относительно новыми и все еще находятся в стадии оптимизации, поэтому конкретная работа любого PMACM на данный момент по существу уникальна для каждой конструкции.

Технические характеристики двигателей с постоянными магнитами

PMACM имеют номинальные характеристики, аналогичные асинхронным двигателям, и освежить в памяти основные характеристики, общие для этих двигателей, можно в наших статьях об асинхронных двигателях. Ниже приведены некоторые важные характеристики, характерные для PMACM, которые могут помочь разработчикам выбрать двигатель, подходящий для их работы.

Тип фазы

PMACM в большинстве случаев питаются от трехфазного переменного тока, предназначенного для создания быстрого RMF, что делает их типом трехфазного двигателя. Важно понимать фазу двигателя, поскольку однофазные двигатели по своей природе не запускаются самостоятельно, а трехфазные двигатели обычно имеют более высокие номинальные напряжения / крутящие моменты. Более подробную информацию можно найти в наших статьях об однофазных двигателях и типах пускателей.

Полюса и шестерня двигателя

Полюса двигателя — это просто магнитные точки север-юг на статоре и роторе. В PMACM эти полюса являются постоянными в роторе и переключаются в статоре для создания вращения. Может возникнуть явление, известное как заклинивание двигателя, когда постоянное преодоление притяжения и отталкивания постоянных магнитов вызывает нежелательные рывки во время вращения ротора. Заедание обычно происходит при запуске двигателя и может вызывать вибрации, шум и неравномерное вращение. Увеличение количества полюсов в PMACM помогает уменьшить эту проблему, а также эффект пульсаций крутящего момента (дополнительную информацию о пульсациях крутящего момента можно найти в нашей статье о реактивных двигателях). Поэтому PMACM обычно имеют больше полюсов, чем асинхронные двигатели, что позволяет предположить, что им требуется более высокая входная частота для достижения аналогичных скоростей вращения.

Заметность и замкнутая обратная связь

Для этих двигателей необходимо специальное оборудование системы управления, позволяющее им работать наиболее эффективно. В PMACM заметность — это разница индуктивностей на клеммах двигателя при вращении ротора. Эта разница может привести к смещению ротора и статора, что может привести к нежелательному заклиниванию/отказу. Обратная связь с обратной связью используется для решения этой проблемы путем отслеживания точного положения ротора с помощью датчиков, а затем изменения входного тока и скорости, чтобы обеспечить непрерывное вращение двигателя.

Температура Кюри

При определенных условиях постоянные магниты могут терять свой магнетизм. Это размагничивание происходит при температуре Кюри — характеристике магнитов, при которой после определенной температуры весь магнетизм теряется. Несмотря на то, что двигатели с постоянными магнитами, как правило, работают при более низкой температуре, чем другие конструкции, эта температура Кюри особенно важна, поскольку даже приближение к этому значению может привести к ухудшению характеристик PMACM.

Применение и критерии выбора

Так как эти двигатели все еще разрабатываются, трудно обеспечить надежный метод выбора. Полезнее выделить преимущества этих двигателей по сравнению с современными конструкциями, а также их недостатки, которые могут стать причиной выбора другого, более обычного двигателя.

Наиболее привлекательным преимуществом PMACM является то, что они обладают более высокой эффективностью благодаря упрощенному ротору. Эта эффективность является исключительной при малых нагрузках по крутящему моменту и может сэкономить много киловатт-часов энергии в таких схемах. Эта экономия также увеличивается с размером двигателя, что позволяет PMACM конкурировать с обычными асинхронными двигателями в высокоскоростных приложениях с высоким крутящим моментом. Более высокая удельная мощность PMACM в сочетании с их высокоскоростными возможностями и эффективностью может дать асинхронным двигателям, таким как классические двигатели с короткозамкнутым ротором и двигателями с фазным ротором, возможность работать за свои деньги. Они также, как правило, занимают меньшую площадь и отлично подходят для модернизации старых систем с помощью новых, меньших и более мощных PMACM. Несмотря на то, что они дороже асинхронных двигателей по первоначальной стоимости продукта, PMACM и их экономия энергии могут обеспечить полную окупаемость инвестиций чуть более чем за год. Они также синхронны, что позволяет им работать там, где не могут работать асинхронные двигатели. PMACM также меньше нагреваются, чем асинхронные двигатели, что увеличивает их надежность и срок службы.

Основным недостатком является также причина их успеха в качестве двигателя; для работы им требуется точное оборудование систем управления, и без него они бесполезны. Эти системы усложняют установку и эксплуатацию и могут увеличить первоначальные затраты на PMACM. Еще одна серьезная проблема, связанная с этими типами двигателей, заключается в их потребности в редкоземельных магнитах (самарий, неодим и т. д.), которые облагают налогом окружающую среду при добыче полезных ископаемых и имеют нестабильные рыночные цены. Таким образом, несмотря на то, что они энергоэффективны в использовании, их производство экологически вредно, и их цены могут колебаться в зависимости от постоянно меняющихся цен на рынках магнитов.

В настоящее время эти двигатели используются в электромобилях, модернизируемых устройствах, конвейерах, смесителях, измельчителях, насосах, вентиляторах, воздуходувках и устройствах, для которых также подходят асинхронные двигатели. Как объяснялось ранее, эти двигатели все еще находятся в стадии исследований и далеко не так распространены, как обычные конструкции. Тем не менее, по прошествии некоторого времени и дополнительных инженерных разработок двигатель с постоянными магнитами может обогнать рынок в качестве отраслевого стандарта для производства механической энергии.

Резюме

В этой статье представлено понимание того, что такое двигатели с постоянными магнитами и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть сведения о конкретных продуктах.

Источники:

https://www.seventhwave.org/new-technologies/permanent-magnet-alternating-current-motors
https://www.xcelenergy.com/staticfiles/xe-responsive/Programs%20and%20Rebates/Business/MN-Motors-PMAC-Information-Sheet.pdf
https://michaelsenergy.com/briefs/permanent-magnet-ac-motors/
https://www.mtecorp.com
https://www.machinedesign.com/#menu
https://geosci.uchicago.edu

Другие изделия для двигателей

Все о бесщеточных двигателях постоянного тока: что это такое и как они работают
Все о двигателях постоянного тока с обмоткой серии — что это такое и как они работают
Все о шунтирующих двигателях постоянного тока — что это такое и как они работают
Все о шаговых двигателях — что это такое и как они работают

Шаговые двигатели

и серводвигатели — в чем разница?
Все о контроллерах двигателей переменного тока — что это такое и как они работают
Синхронные двигатели и асинхронные двигатели — в чем разница?

Бесщеточные двигатели

и щеточные двигатели — в чем разница?
Кто изобрел паровой двигатель? Урок промышленной истории
Все о двигателях с электронным управлением — что это такое и как они работают

Двигатели постоянного тока

и серводвигатели — в чем разница?

Шаговые двигатели

и двигатели постоянного тока — в чем разница?
Все о контроллерах серводвигателей — что это такое и как они работают
Что такое трехфазный двигатель и как он работает?
ECM Motors и PSC Motors — в чем разница?
Все о устройствах плавного пуска двигателей: что это такое и как они работают
Все о контроллерах двигателей постоянного тока — что это такое и как они работают
Основы тестирования двигателя (и ротора)
Что такое штамповка двигателя и как это работает?
Все о двигателях с дробной мощностью

Другие товары от Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Что такое двигатель постоянного тока и как он работает

Электродвигатели в основном производят движение за счет электроэнергии. Двигатели имеют решающее значение для множества видов деятельности, от производства до транспорта и даже игрушек. Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами представляет собой усовершенствованный тип двигателя, аналогичный асинхронным двигателям. Он использует силу электромагнитных принципов для создания крутящего момента. Как следует из названия, в этом двигателе используется постоянный магнит для создания магнитного поля для работы двигателя постоянного тока.

Компоненты двигателя с постоянным током

Двигатель постоянного тока состоит из двух основных компонентов

Статор

Статор — это внешняя часть двигателя постоянного тока, составляющая его корпус. Магниты установлены на внутренней стороне статора таким образом, что северный и южный полюсы магнитов попеременно обращены к якорю. Помимо размещения магнитов, статор также служит обратным путем с низким магнитным сопротивлением для магнитного потока. На случай, если магниты каким-то образом потеряют свою мощность, для компенсации этого предусмотрена дополнительная катушка возбуждения.

Якорь

Якорь — это подвижная часть двигателя с постоянным током, состоящая из обмотки, сердечника и коллектора и соединенная с выходным валом двигателя. В других двигателях ротор генерирует собственное магнитное поле с помощью источника питания постоянного тока или индукции. В других случаях он просто состоит из ферромагнитного металла. Однако двигатели PMDC имеют другой механизм.

Сердечник арматуры состоит из пластин стальных листов с круговыми прорезями и лаковой изоляцией. Защитные листы уменьшают потери на вихревые токи в роторе.

Якорь содержит пазы с обмоткой якоря. Пригород якоря будет снабжаться током от щеток. Затем он будет преобразовывать электрическую энергию в движение. Якорь питается от подключения клемм щеток к источнику постоянного тока.

Двигатель постоянного тока считается синхронным двигателем, поскольку магниты внутри двигателя способны развивать скорость, равную току возбуждения.

Магниты, используемые в двигателях постоянного тока

Магниты, используемые в двигателях PMDC, изготовлены из трех типов материалов

Магниты Alnicos

Alnicos отличаются высокой плотностью остаточного потока и низкой коэрцитивной интенсивностью намагничивания. Следовательно, они в основном используются в приложениях, где требуется малый ток при высоком напряжении.

Ферритовые магниты
Ферритовые магниты, как правило, менее затратны и используются в двигателях постоянного тока с постоянными магнитами для экономичных устройств, таких как холодильники, блоки переменного тока или компрессоры.

Задние заземляющие магниты

Задние заземляющие магниты состоят из неодима-железа-бора или самария-кобальта. Они отличаются высокой коэрцитивной интенсивностью намагничивания и высоким остаточным потоком. Эти магниты не имеют проблем с размагничиванием из-за реакции якоря.

Материалы для заднего заземляющего магнита довольно дороги. Среди них неодим-железо-бор стоит дешевле самария-кобальта, а также может выдерживать высокие температуры. Задние заземляющие магниты используются в двигателях постоянного тока с постоянными магнитами для чувствительных к размеру устройств, включая автомобили, промышленные сервоприводы и большие промышленные двигатели.

Принцип работы двигателя постоянного тока с постоянными магнитами

Между основным принципом работы двигателя постоянного тока нет большой разницы. Когда электрический проводник помещается в магнитное поле, проводник испытывает механическую силу. Направление этой силы определяется правилом левой руки Флеминга.

В случае двигателя постоянного тока якорь находится в пределах магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами, расположенными внутри статора. Затем якорь будет вращаться в соответствии с создаваемой силой. Якорь имеет ряд проводников, на каждый из которых действует сила, которая затем преобразуется в крутящий момент, заставляя якорь вращаться.

Как правило, двигатель постоянного тока с постоянным током работает от напряжения постоянного тока 6 В, 12 В или 24 В, которое может обеспечиваться выпрямителями или батареями. Крутящий момент создается взаимодействием между осевыми токонесущими проводниками ротора и магнитным потоком, создаваемым постоянным магнитом.

Положение между статорами и якорем может быть уменьшено, так как якорь вращается за счет крутящего момента, создаваемого магнитным полем. Изменение положения может изменить крутящий момент при повороте на 90 градусов. Коллектор, установленный на валу ротора двигателя постоянного тока, поддерживает крутящий момент, воздействующий на ротор.

Подача тока к статору активирована пригородным транспортом. Это помогает поддерживать постоянный угол 90 градусов между двумя полями. Поскольку поток тока часто активируется между обмотками, такими как витки ротора, то ток в каждой обмотке статора действительно меняется с частотой, соответствующей количеству магнитных полюсов двигателя, а также скорости.

Преимущества двигателя с постоянным током

Двигатели с постоянным током имеют множество преимуществ, среди прочего, с точки зрения эффективности, размера и стоимости.

Меньший размер: двигатели PMDC намного меньше по размеру, что делает их пригодными для использования в широком диапазоне применений
Низкие производственные затраты: инновации последних лет значительно снизили производственные затраты на двигатели PMDC
Снижение затрат на покупатели: Двигатели PMDC дешевле по сравнению со многими другими двигателями на рынке.
Простота эксплуатации: для работы двигателей с постоянным током возбуждения не требуется обмотка возбуждения.
Высокий КПД: двигатели с постоянным током постоянного тока эффективно снижают вихревые токи и потери в цепях возбуждения, обеспечивая высокий КПД.
Гибкость: двигатели PMDC могут иметь любой размер и мощность в диапазоне от нескольких долей энергии до нескольких единиц лошадиных сил в зависимости от применения.

Недостатки двигателей постоянного тока

Размагничивание: Невозможно компенсировать реакцию якоря двигателя постоянного тока. Следовательно, магнитная сила двигателя уменьшается со временем, поскольку реакция якоря размагничивается. Когда якорь начинает работать, реверсируется или перегружается, магнитные полюса подвергаются риску необратимого размагничивания.
Отсутствие контроля: Невозможно контролировать скорость двигателя PMDC, поскольку поле в воздушном зазоре внутри двигателя фиксировано и не может управляться извне.

Области применения

Двигатели постоянного тока используются в ряде применений в домашнем хозяйстве, а также в промышленности. В случае промышленного использования двигатели PMDC могут быть разработаны для обеспечения мощности до 200 кВт. В основном двигатели PMDC используются в автомобильном секторе, где они используются для привода стеклоочистителей, электрических стеклоподъемников и вентиляторов в автомобильных обогревателях или кондиционерах.

Другие важные области применения двигателей PMDC включают

Игрушки
Компьютерные приводы
Переносные электрические инструменты, такие как сверлильные станки
Холодильники и блоки переменного тока

Заключение

Двигатели постоянного тока BLDC в основном используются в приложениях, где основным требованием является низкое тепловыделение и низкий уровень шума. Их долговечность также позволяет использовать их в машинах, которые работают в непрерывном режиме. В будущем двигатели BLDC можно будет использовать в небольших сервисных роботах не только в производстве. Двигатели BLDC лучше контролируют силу и обеспечивают энергоэффективное управление. В таких приложениях, как небольшие дроны, высота дрона должна контролироваться путем управления скоростью вращения каждого ротора. Здесь способность двигателей BLDC контролировать скорость может сделать их наиболее подходящими для таких дронов.

Posted inДвигатель