Принцип дії електродвигуна: як він працює

Електричний двигун являє собою особливий перетворювач. Це машина, де електрична енергія перетворюється і переходить в механічну. Принцип дії двигуна заснований на електромагнітної індукції. Є до того ж і електростатичні двигуни. Можна без особливих доповнень використовувати двигуни на інших принципах перетворення електрики в переміщенні. Але мало хто знає, як влаштований і як працює електродвигун.

Принцип роботи пристрою

У складі електродвигуна змінного струму присутні нерухомі і рухомі частини. До перших відносять:

Статор знаходить застосування для машин синхронного і асинхронного типу. Індуктор експлуатується в машинах постійного струму. Рухома частина складається з ротора і якоря. Перший застосовують для синхронних і асинхронних пристроїв, тоді як якір використовується для обладнання з постійними показниками. Функція індуктора лежить на двигунах невеликої потужності. Тут нерідко використовують постійні магніти.

Говорячи про те, як влаштований електродвигун, необхідно визначити, до якого класу обладнання відноситься конкретна модель. У конструкції асинхронного двигуна ротор буває:

• короткозамкненим;
• фазним, тобто з обмоткою.

Останній тип використовується, якщо потрібно зменшити пусковий струм і відрегулювати частоту обертання асинхронного електродвигуна. Зазвичай мова йде про кранових електродвигунах, повсюдно використовуваних в кранових установках.

Кран має рухливістю і застосовується в машинах постійного струму. Це може бути генератор або двигун, а також універсальний двигун, що функціонують за тим же принципом. Його використовують в інструменті. Фактично універсальний двигун – це той же двигун з постійними показниками, в якому відбувається послідовне збудження. Відмінність стосується лише розрахунків обмоток. Тут відсутній реактивний опір. Воно буває:

Ось чому будь-який електроінструмент, якщо з нього витягується електронний блок, зможе працювати і на постійному струмі. Але при цьому напруга в мережі буде менше. Принцип дії електродвигуна визначається залежно від того, з яких компонентів він складається і для яких цілей призначається.

Робота трифазного асинхронного двигуна

Під час включення в мережу формується обертове магнітне поле. Воно відзначається в статорі і проникає через короткозамкненим обмотку ротора. У ній переходить в індукцію. Після цього, відповідно до закону Ампера, ротор починає обертатися. Частота переміщення цього елемента залежить від частоти напруги живлення і кількості магнітних полюсів, представлених парами.

Різниця між частотою обертання ротора і магнітного поля статора виражається у вигляді ковзання. двигун іменують асинхронним, Тому що частота обертання магнітного поля у нього сообразна з частотою обертання ротора. Синхронний двигун має відмінності в конструкції. Ротор доповнюється магнітом постійного типу або електромагнітом. У ньому є елементи, такі як для запуску біляча клітина і постійні магніти. Також їх роль можуть виконувати електромагніти.

В асинхронному двигуні у магнітного поля статора частота обертання збігається з аналогічним показником у ротора. Для включення використовують асинхронні електродвигуни допоміжного типу або ротор з короткозамкненою обмоткою. Асинхронні двигуни змогли знайти широке застосування у всіх технічних областях.

Особливо це актуально щодо трифазних двигунів, що характеризуються простотою конструкції. Вони не тільки доступні за ціною, але і надійніше в порівнянні з електричними. Догляду вони не вимагають майже ніякого.Назва асинхронний, присвоєне їм, обумовлено несинхронним обертанням ротора в такому двигуні. Якщо відсутня трифазна мережа, такий двигун може включатися в мережу однофазного струму.

У складі статора асинхронного електродвигуна присутній пакет. У ньому є лаковані листи електротехнічної сталі, чия товщина складає 0,5 мм. У них є пази, куди покладена обмотка. Три фази обмотки з'єднані один з одним трикутником або зіркою, які зміщені на 120 градусів просторово.

Якщо мова йде про роторі електродвигуна, в якому є контактні кільця в пазах, тут відзначається ситуація, схожа на обмотку статора. Це актуально, якщо він включений зіркою або початкові кінці фаз з'єднані трьома контактними кільцями, зафіксованими на валу. Коли двигун запущено, можна підключити реостат на фази обмотки для контролю частоти обертання. Після успішного розбігу контактні кільця коротко замикаються, а тому обмотка ротора виконує ті ж функції, що і у випадку з короткозамкненим виробом.

сучасна класифікація

За принципом формування крутного моменту двигуни електричного типу ділять на магнітоелектричні і гістерезисна. Остання група відрізняється тим, що обертає момент тут формується внаслідок гістерезису при надмірному намагничивании ротора. Такі двигуни не вважаються класичними і не так поширені в промисловості. Найбільшого поширення набули магнітоелектричні модифікації, які діляться на дві великі групи, згідно споживаної енергії. Це двигуни змінного і постійного струму. Випускаються також універсальні моделі, які здатні харчуватися обома видами електричного струму.

Основні особливості

Було б правильно називати ці пристрої електричними нефазнимі. Це обумовлено тим, що фази перемикаються тут безпосередньо в двигуні. За рахунок цього мотор харчується постійним, як і змінним типами струму, з однаковим успіхом. Ця група ділиться за способом перемикання фаз і присутності зворотного зв'язку. Вони бувають вентильними і колекторними.

Що стосується типу збудження, колекторні двигуни підрозділяють на моделі з самозбудженням, мотори з незалежним збудженням від постійних магнітів і електромагнітів. Перший тип, в свою чергу, класифікується на мотори з послідовним, паралельним, змішаним збудженням.

Безколекторні, або вентильні вироби, працюють від електрики. У них перемикання фаз відбувається за допомогою спеціального електроблока, що носить назву інвертора. Процес цей може оснащуватися зворотним зв'язком, коли пускають в хід датчик положення ротора або без зворотного зв'язку. Такий пристрій можна фактично позиціонувати, як аналог асинхронного пристрою.

Агрегати пульсуючого струму

Такий двигун є електричним, і харчування у нього здійснюється пульсуючим електрострумом. Конструкційні особливості його схожі з аналогічними особливостями у пристроїв постійного струму. Конструктивні відмінності його від двигуна з постійними показниками складаються в присутності шихтованних вставок для випрямлення змінного струму. Використовують його на електровозах зі спеціальними установками. Характерною особливістю є наявність компенсаційної обмотки і значної кількості пар полюсів.

Модифікації змінного струму

Двигун являє собою пристрій, харчування якого відбувається зі змінним струмом. Агрегати ці бувають асинхронними і синхронними. Різниця полягає в тому, що в асинхронних машинах магнитодвижущая сила статора переміщається зі швидкістю обертання ротора. У асинхронного обладнання завжди спостерігається різниця між швидкістю обертання магнітного поля і ротора.

Синхронний електродвигун працює від змінного струму.Ротор тут обертається по руху магнітного поля напруги живлення. Синхронні електродвигуни діляться на модифікації з обмотками збудження, з постійними магнітами, а також на реактивні модифікації, гістерезисна, крокові, гібридні реактивні типи пристроїв.

Виділяють і так званий реактивно-гістерезисний тип. Випускають також моделі з кроковими агрегатами. Тут певне положення ротора фіксується подачею харчування на певні зони обмотки. Перехід в інше положення досягається за допомогою зняття напруги з одних обмоток і переміщення його в інші області. Вентильні реактивні моделі електричного типу формують харчування обмоток за допомогою напівпровідникових елементів. Асинхронне пристрій має частоту обертання ротора, відмінну від частоти магнітного поля. Вона створюється годує напругою. Такі моделі отримали на сьогодні найбільше поширення.

Універсальне коллекторное обладнання

Такий агрегат може працювати на змінному та постійному струмі. Виготовляють його з послідовною обмоткою збудження при показниках потужності до 200 Вт. Статор виконується з особливою електротехнічної сталі. Обмотка збудження здійснюється при постійному показнику напруги повністю і частково при змінному показнику. Номінальна напруга для змінного електроструму складають 127 і 220 В, аналогічні показники для постійного параметра рівні 110 і 220 В. Знаходять застосування в електроінструментах і побутових апаратах.

Те, як працює електродвигун, залежить від його належності до того чи іншого типу обладнання. Модифікації змінного струму з живленням від промислової мережі 50 Гц не дають отримати частоту обертання більше 3000 оборотів в хвилину. Ось чому для отримання значних частот використовують колекторний мотор електричного типу. Він до того ж легше і менше за розмірами, ніж пристрої зі змінними показниками з аналогічною потужністю.

У їх відношенні використовують спеціальні передавальні механізми, що перетворюють кінематичні параметри механізму до прийнятних. При використанні перетворювачів частоти і при наявності мережі підвищеної частоти двигуни змінного струму легше і менше колекторних виробів.

Ресурс асинхронних моделей зі змінними показниками значно вище, ніж у колекторних. Визначається він станом підшипників і особливостями обмотувальної ізоляції.

Синхронний двигун, у якого є датчик положення ротора і інвертор, вважається електронним аналогом колекторного двигуна постійного струму. Фактично він є колекторним електродвигуном з послідовно включеними обмотками статора. Вони ідеально оптимізовані для роботи з побутовою електромережею. Таку модель, незалежно від полярності напруги, можна обертати в одну сторону, так як послідовне з'єднання обмоток і ротора гарантує зміну полюсів з магнітних полів. Відповідно, результат залишається спрямованим в одну сторону.

Статор з магнітного м'якого матеріалу застосуємо для роботи на змінному струмі. Це можливо, якщо опір в перемагничивании у нього незначне. Щоб знизити втрати на вихрові струми, статор роблять з ізольованих пластин. Він виходить складальним. Його особливістю є те, що струм обмежується за рахунок індуктивного опору обмоток. Відповідно, момент двигуна оціночно стає максимальним і варіюється від 3 до 5. Щоб наблизити до механічних характеристиках двигуни загального призначення, застосовуються секційні обмотки. Вони мають окремі висновки.

Примітно, що для пересування деякими видами бактерій використовується електродвигун з декількох білкових молекул. Він здатний трансформувати енергію електричного струму в формі руху протонів в обертанні джгутика.

Синхронна модель зворотно-поступального руху працює таким чином, що рухома частина пристрою оснащена постійними магнітами. Вони зафіксовані на шторці. За допомогою нерухомих елементів постійні магніти знаходяться під впливом магнітного поля і проводять переміщення штока зворотно-поступальним методом.