Класифікація, типи і призначення електродвигунів

Електродвигуни є універсальними у використанні агрегати, здатні перетворювати електрику в механічну енергію. Сьогодні існують різні типи і класифікації електродвигунів, що застосовуються в побутових і промислових установках. Така техніка може відрізнятися своїм принципом роботи, харчуванням від постійного або змінного струму, потужністю і призначенням.

Принцип дії і особливості конструкції

Пристрій електродвигуна стандартно, що дозволяє істотно спростити експлуатацію і ремонт техніки. Статор і ротор, які є основними елементами техніки, знаходяться всередині проточки циліндричної форми. При подачі напруги на нерухому обмотку статора збуджується магнітне поле, що і приводить в рух ротор і вал електродвигуна.

Постійний рух ротора підтримується за рахунок перекоммутации обмоток або шляхом створення в статорі обертового магнітного поля. Якщо перший спосіб підтримки обертання валу характерний для колекторних модифікацій агрегатів, то освіту обертового магнітного поля притаманне для трифазних асинхронних двигунів.

Корпус електричного двигуна може бути виготовлений з алюмінієвого сплаву або чавуну. У кожному конкретному випадку вибір матеріалу корпусу здійснюється виходячи зі сфери використання техніки і її необхідних параметрів за вагою.

Всі двигуни виготовляються з однотипними установочними розмірами, що дозволяє істотно спростити їх монтаж та подальшу експлуатацію.

Сфера використання

Призначення електродвигуна надзвичайно широко. Такі агрегати використовуються для посилення потужності електросигнали, вони здатні перетворювати постійний струм в змінний, можуть застосовуватися в різних типах електромашин. Прийнято розрізняти агрегати, призначені для використання в промисловому обладнанні, машинобудуванні, на різних вантажопідйомних машинах і спецтехніки. Також великою популярністю користуються малопотужні електричні двигуни, які з успіхом застосовуються в різних побутових інструментах і кухонної техніки.

Класифікація обладнання

На сьогоднішній день існують різні класифікації електричних двигунів, які відрізняються за різними критеріями і параметрами. Залежно від особливостей техніки її прийнято класифікувати:

1. За специфікою крутного моменту розрізняють магнітоелектричні і гістерезисна агрегати.
2. По виду кріплення прийнято виділяти двигуни з горизонтальним і вертикальним розташуванням вала.
3. По класу захисту від впливу зовнішнього середовища розрізняють захищені, закриті і вибухонепроникні.

У модифікації гістерезисного типу обертання валу грунтується на перемагнічування ротора. Такі двигуни були популярні в минулому, однак сьогодні їх конструкція застаріла, тому вони практично не зустрічаються. Найбільшого поширення набули магнітоелектричні агрегати, здатні працювати від змінного або постійного струму, а також моделі універсального типу, які одночасно харчуються змінним і постійним струмом.

магнітоелектричні установки

Використання магнітоелектричних модифікацій двигунів, що працюють на постійному струмі, дозволяє отримати відмінні динамічні та експлуатаційні характеристики. Залежно від своєї конструкції такої тип двигунів ділиться на дві основні категорії:

• з постійними магнітами;
• з електромагнітами.

В останні роки найбільшою популярністю стали користуватися модифікації з електромагнітами, які володіють більшою потужністю, відрізняються економічністю в роботі і дозволяють швидко змінювати параметри роботи обладнання.

У колекторних електродвигунах використовується щітковий вузол, що забезпечує з'єднання обертових і нерухомих частин двигуна. Такі агрегати можуть виконуватися з незалежним збудженням і застосуванням постійних магнітів, але є і такі, що мають самозбуджується тип зі змішаним, послідовним або паралельним з'єднанням. колекторні модифікації відрізняються посередніми показниками надійності. Вони вимагають грамотного і своєчасного обслуговування.

Безколекторні вентильні агрегати мають замкнуту систему, яка працює за принципом синхронних пристроїв. Високоякісні безколекторні електродвигуни оснащуються датчиком зчитування положення ротора, мають перетворювач координат, на підставі даних з якого і здійснюється робота пристрою.

Вентильні типи двигунів можуть мати різні розміри і потужність. Такі агрегати використовуються в промисловому обладнанні. Також ними оснащуються акумуляторні інструменти, різні іграшки і мобільні телефони.

синхронні електродвигуни

До синхронним електродвигунів змінного струму відносяться модифікації, у яких ротор обертається синхронно з генеруються магнітним полем. Особливістю таких агрегатів є їх висока потужність, яка може досягати сотень кіловат. Основною сферою використання синхронного обладнання є потужні промислові установки, вітряні генератори і гідроелектростанції.

Прийнято розрізняти кілька модифікацій синхронних електродвигунів:

• крокові;
• реактивні;
• з постійними магнітами;
• реактивно гістерезисна;
• вентильні реактивні;
• з обмотками збудження;
• гібридні синхронні.

У крокових синхронних двигунів з дискретним кутовим рухом вала положення ротора буде фіксуватися шляхом подачі напруги на обмотки контуру. Перехід в інше положення вала здійснюється за рахунок зняття харчування з одних обмоток і подальшої подачі напруги на інші обмотки трансформатора.

Також широке поширення отримав вентильний реактивний електродвигун, у якого обмотка виконана з напівпровідникових елементів. Вентильні реактивні агрегати відрізняються збільшеною потужністю, при цьому вони можуть повністю управлятися електронікою, що дозволяє як підтримувати мінімальні обороти, так і швидко виходити на повну потужність з максимальною частотою обертів. До переваг синхронних двигунів прийнято відносити:

• стабільну швидкість обертання;
• низьку чутливість до перепадів напруги в мережі;
• можливість використання в якості генератора потужності;
• мінімальне споживання електроенергії.

Однак і недоліки у синхронних пристроїв все-таки є. До них відносяться складності з запуском, труднощі з обслуговуванням, а також проблеми з регулюванням частоти обертання валу. Основне призначення таких пристроїв – це потужне промислове обладнання, де цінується продуктивність агрегатів і їх надійність.

асинхронні модифікації

У асинхронних двигунів змінного струму частота обертання ротора буде відрізнятися від показників магнітного поля. Такі агрегати називають також індукційними, що пояснюється принципом генерації магнітного поля, яке виникає за рахунок переміщення статора. Асинхронні модифікації набули найбільшого поширення, Що пояснюється простотою їх конструкції, надійністю, довговічністю, а також можливістю виконання як надпотужних промислових установок, так і невеликих електродвигунів, призначених для використання в побутових інструментах.

Залежно від типу електроструму, з яким працюють такі агрегати, їх прийнято розділяти на три категорії:

Найбільшого поширення сьогодні отримали однофазні асинхронні двигуни, які здатні працювати від побутової електромережі.Особливістю однофазних двигунів є наявність на статорі тільки однієї робочої обмотки і короткозамкнутого ротора. На обмотку статора подається змінний однофазний струм, що приводить в обертання ротор і вал двигуна. Сам ротор має циліндричний сердечник з залитими алюмінієм осередками і відкритими вентиляційними лопатями. Однофазні двигуни з короткозамкненим ротором використовуються в невеликих за своєю потужністю пристроях, водяних насосах і кімнатних вентиляторах.

Двофазні асинхронні двигуни призначені для використання в однофазної мережі зі змінним струмом. Їх особливістю є наявність на статорі двох робочих обмоток, розташованих перпендикулярно один до одного. Під час роботи агрегату на одну обмотку безпосередньо подається змінний струм, а на другу – через відповідний фазосдвігающій конденсатор. На виході утворюється крутиться магнітне поле, яке спрощує запуск електромотора і в подальшому підтримує стабільно високі обороти.

Трифазні двигуни можуть мати короткозамкнутий і фазний ротор. Агрегати оснащені трьома робочими обмотками, розташованими на статорі паралельно один одному. При включенні двигуна в трифазну мережу магнітне поле має зрушення в просторі щодо обмотки на 120 градусів. Наявність короткозамкнутого поля дозволяє спростити запуск в роботу пристрою, при цьому в подальшому підтримуються стабільні обороти. Модифікації двигунів з фазним ротором відрізняються збільшеною потужністю і використовуються переважно в промисловому обладнанні.

Перевагами асинхронних електродвигунів є їх стійкість до перепадів напруги і універсальність використання. Завдяки простоті конструкції істотно спрощується їх подальше обслуговування, а сама техніка надзвичайно надійна і в процесі експлуатації не доставляє будь-яких турбот. Залежно від своєї модифікації установки можуть працювати як від потужного джерела електрики в трифазній мережі, так і від побутової електромережі, що дозволяє застосовувати їх в різній побутовій техніці і всіляких електроприладах.

Електродвигуни представляють собою найпростіші і надзвичайно надійні пристрої, які широко використовуються в промисловості та побуті. Існуючі в даний час типи електродвигунів дозволяють підібрати агрегат, який буде повністю відповідати особливостям своєї експлуатації. За допомогою таких моторів можуть приводитися в рух потужні верстати та обладнання, продуктивні насоси. Без їх використання не обходиться жоден побутовий електроприлад.