Двигатель или электромотор является поистине уникальным изобретением и одним из самых глобальных достижений в области науки и техники со времен изобретения электричества. Двигатель – это не что иное, как электро-механическое устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую. Именно благодаря двигателям современная жизнь стала таковой в ХХІ веке. Без них мы до сих пор бы жили в эпоху сэра Томаса Эдисона, когда одной-единственной целью электричества были лампочки. В настоящее время, существуют различные типы двигателей, которые предназначены для конкретных целей.
По сути, мы можем назвать двигателем любое устройство, которое производит силу вращения. Главный принцип функционирования электродвигателя состоит в том, что сила направлена перпендикулярно магнитному полю и электрическому току, которые взаимодействуют друг с другом. Со времен изобретения двигателей, в области инженерного дела многое изменилось для современных инженеров. Что же, давайте обозначим основные электрические двигатели и их части, которые радуют нас всех на данном этапе прогресса цивилизации.
Классификация электродвигателейВ 1821 году британский ученый Майкл Фарадей четко объяснил, как электрическая энергия способна преобразовываться в механическую путем размещения токоведущего проводника в магнитном поле, в результате чего происходит его вращение вследствие крутящего момента, производимого совместным действием электрического тока и магнитного поля. Основываясь на его принципах, были изобретены машины с постоянным током, и сделал это британский ученый Уильям Стеджен в 1832 году. Однако его модель была чрезмерно дорогой и не могла быть использована для практических целей. Позже, в 1886 году, был изобретен первый электрический двигатель (Франк Джулиан Спрэг), который вращался с постоянной скоростью и с различной нагрузкой.
Видео: классификация электродвигателейСреди основных типов двигателей, упомянутых выше, двигатель постоянного тока, как следует из самого названия, является единственным, который приводится в движение посредством постоянного тока. Пожалуй, речь идет о самом примитивном варианте электродвигателя, в котором вращающий момент образуется за счет протекания электрического тока через проводник в магнитном поле. Остальные виды электродвигателей приводятся в действие благодаря переменному току, например, синхронный двигатель, всегда работающий в режиме синхронной скорости. В данном случае, в качестве ротора выступает электромагнит, который заблокирован статором вращающегося магнитного поля и вращается вместе с ним. Скорость таких двигателей изменяться соответственно изменению частоты (f) и числу полюсов (Р), так как Ns = 120 f/P.
В других типах двигателей с переменным током вращающееся магнитное поле пересекает проводники ротора, и, следовательно, показатель циркулирующего тока уменьшается в проводниках ротора при коротком замыкании. Благодаря взаимодействию магнитного поля и этих циркулирующих потоков ротор начинает и продолжает свое вращение. В общем, такой двигатель также известен как асинхронный двигатель, работающий на меньшей скорости; а вращающий момент регулируется путем изменения скольжения, обеспечивающего разность между Ns синхронной скорости и ротором скорости Nr:
S=(Ns — Nr )/Ns
Такой двигатель регулирует основные параметры ЭДС индукции благодаря различной плотности потока; отсюда и само название. Однофазный и трехфазный двигатель тоже работают по принципу ЭДС индукции, но с той лишь разницей, что сеть и способы ее запуска регулируются двумя хорошо известными теориями, а именно теорией двойных вращающихся полей и теорией поперечного поля.
Помимо основных типов двигателей, упомянутых выше, существует несколько видов так называемых специальных электродвигателей, например, линейный асинхронный электродвигатель (LIM), шаговый двигатель, серводвигатель и т.д., особенности которых были разработаны в соответствии с потребностями отрасли или для функционирования конкретных гаджетов, к примеру, при использовании гистерезиса двигателя в ручных часах ввиду его компактности.
Анимация работы двигателя постоянного тока Электродвигатель — это электрическая машина, в которой электрическая энергия преобразуется в механическую. Существует несколько типов электродвигателей: синхронные, асинхронные и двигатели постоянного тока.
Синхронные двигатели имеют большую мощность (50-100кВт и более), по сравнению с другими двигателями, применяются на металлургических заводах, в шахтах и других предприятиях, служат для приведения в движения насосов, компрессоров, вентиляторов, двигательно-генераторных установок и др.
Особенностью синхронных электродвигателей определяющей их функциональные возможности и области применения, является постоянство средней частоты вращения при неизменной частоте, амплитуде напряжения питания и колебания момента нагрузки. Следовательно, при снижении напряжения синхронный двигатель сохраняет большую перегрузочную способность, а возможность форсировки возбуждения увеличивает надежность работы при аварийных понижениях напряжения. Большой воздушный зазор и применение постоянных магнитов делает КПД синхронных двигателей выше.
Синхронный двигатель состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора. В пазах статора размещена обмотка переменного тока, получающая питание от сети, а в роторе – обмотка постоянного тока. Электродвигатели вращают, ротор синхронно с магнитным полем питающего напряжения. Расположенная на роторе обмотка возбуждения получает питание от источника постоянного тока через контактные кольца. В основном применяются на приводах большой мощности. Мощность такого электродвигателя достигает несколько десятков мегаватт.
Имея столько достоинств, синхронные двигатели имеют ограничение в применении — сложностью конструкций, наличием возбудителя, высокой ценой и сложностью пуска.
Асинхронные двигатели подразделяются на двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором. Электродвигатели мощностью больше 0,5 кВт обычно выполняются трехфазными, а при меньшей мощности однофазными.
Асинхронные электродвигатели применяются в станкостроении, сельском хозяйстве, деревообрабатывающей и металлообрабатывающей промышленности, строительной технике и др. Такие электродвигатели давно известны отечественному рынку. Эти электродвигатели имеют не высокую стоимость, неприхотливы в обслуживании и просты в конструкции.
При выборе асинхронного электродвигателя необходимо учитывать два фактора: КПД преобразования энергии и тип исполнения агрегата. Существует множество аналогов электродвигателей марки АИР (АИР марка электродвигателей, которая не привязана к определенному заводу), например новые современные электродвигателе 5АИ. В работе этого оборудования используются менее шумные подшипники, повышенная степень защиты: исполнение IP55, резьбовое отверстие в торце вала и др.
Принцип действия двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, возникающего при прохождении трехфазного переменного тока по обмоткам статора, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля, при условии, что частота вращения ротора меньше частоты вращения поля. Асинхронные электродвигатели потребляют реактивную мощность из сети. Предел применения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором определяется мощностью системы электроснабжения конкретного предприятия, так как большие пусковые токи при малой мощности системы создают большие понижения напряжения.
Принцип работы основан на электромагнитном преобразовании энергии. Широко применяются в промышленности, транспортных и других установках, где требуется плавное регулирование скорости вращения (прокатные станы, мощные металлорежущие станки, электрическая тяга на транспорте и т. д.).
Различаются двигатели с параллельным, независимым, последовательным и смешанным возбуждением.
arve.ru
Электрические двигатели можно разделить на следующие типы: электрические двигатели переменного тока (AC), электрические двигатели постоянного тока (DC) и универсальные электродвигатели. Двигатель постоянного тока не будет работать при подключении к сети с переменным током, точно так же, как и двигатель переменного тока не будет работать на подключении к постоянному, а вот универсальный тип электрических двигателей будет работать в обоих случаях. Электрические двигатели переменного тока, подразделяются на однофазные и трехфазные. Однофазный источник питания переменного тока, это, как правило, электросеть в наших жилых домах. Трехфазное электроснабжение обычно применяется на предприятиях.
Электрические двигатели постоянного тока тоже делятся на разные типы. Они бывают щеточные, бесщеточные и шаговые. Среди них, щеточный электрический двигатель является наиболее часто встречающимся и применяемым. Они легки в производстве и относительно недорогие. Главным их недостатком являются угольные щетки, которые проводят электрический ток к вращающейся части. Со временем, эти щетки изнашиваются, что приводит электрический двигатель в нерабочее состояние. Бесщеточный электрический двигатель постоянного тока не имеет в своем составе щеток, но его приходится дополнять электронным блоком управления, что приводит к усложнению механизма и удорожанию его производства.
Шаговые электродвигатели - это особый вид бесщеточных двигателей, которые применяются в основном в автоматических системах. Шаговый двигатель сконструирован таким образом, что позволяет компьютеризированной системе управления вращать двигатель пошагово. Это очень важная особенность, когда, например, дело касается управления роботом на производственной линии. Когда роботу необходимо передвинуться на четко заданное в компьютерной программе расстояние, на помощь приходят шаговые электродвигатели.
Универсальные электрические двигатели обладают большинством всех тех же характеристик, что и двигатели постоянного тока, в особенности, когда речь идет о щеточных двигателях. Также называемые двигателями с последовательным возбуждением, они чаще всего применяются в домашней бытовой технике, где требуется быстрое вращение в течение непродолжительного времени. Кухонные комбайны, блендеры и пылесосы, все они используют универсальные электродвигатели.
Как правило, электрические двигатели измеряются лошадиным силам. Наиболее распространены так называемые маломощные электродвигатели, т.е. двигатели, мощность которых составляет ½ или ¼ лошадиной силы. Более мощные двигатели можно найти на заводах и промышленных предприятиях, где их мощность может достигать нескольких тысяч лошадиных сил.
Также, электрические двигатели имеют разную скорость вращения. Обычно, скорость указывается в количестве вращений в минуту при отсутствии нагрузки. При повышении нагрузки на двигатель, скорость замедляется. При очень сильной нагрузке, вал двигателя остановится. Такое явление носит название «скорость срыва» или «критическая скорость», и его следует избегать.
Перед тем как купить электрический двигатель, покупатель должен убедиться в нужном ему типе исполнения. Нужно четко знать, какой нужен пусковой крутящий момент, какой тип корпуса, и какая мощность на выходе. Существует огромный выбор среди каждого из этих параметров. Хорошо если вам нужно просто заменить вышедший из строя электродвигатель, тогда продавец сможет вам точно подобрать его замену. В противном случае, подбор нужного электродвигателя может оказаться довольно сложной задачей.
zpchasti.ru
