Применение электродвигателя: Использование электродвигателей в железнодорожной и автомобильной промышленности

Содержание

Использование электродвигателей в железнодорожной и автомобильной промышленности

Вскоре после того как электродвигатель был изобретен, его начали использовать в наземном и водном транспорте в качестве тягловой силы. Даже с появлением двигателя внутреннего сгорания электрические механизмы не утратили своей актуальности благодаря таким качествам, как:

  • Высокий КПД (до 95%).
  • Большой ресурс.
  • Экологичность.
  • Простота в уходе.
  • Большая мощность.
  • Экономичность.
  • Бесшумность.

Виды транспорта, в которых применяются электродвигатели

Использование электродвигателей в железнодорожной и автомобильной промышленности обусловлено их высокой эффективностью и, что особенно важно на данный момент, экологической чистотой. Основные виды техники, работающей на электричестве – это:

  • Локомотивы (тепловозы с электропередачей и электровозы).
  • Атомоходы, подводные лодки, теплоходы с электроприводами.
  • Пригородные электропоезда.
  • Городской наземный транспорт (троллейбусы и трамваи).
  • Подземный городской транспорт (поезда метрополитена).
  • Электромобили.
  • Большегрузные автомобили с электроприводом.
  • Беспилотные летательные аппараты.
  • Самоходные краны.
  • Транспортно-подъемные машины.

В тепловозах часто устанавливается дизель в паре с электродвигателем – первый вращает генератор, питающий ТЭД, а второй приводит колеса в движение.

Ниже мы рассмотрим особенности моторов разных типов транспорта.

Двигатели для городского транспорта

Двигатели для надземного и подземного городского транспорта дают возможность улучшить экологическую обстановку и снизить уровень шума в мегаполисах. Основная нагрузка приходится на поезда метро, поэтому сейчас непрерывно ведется работа над улучшением эксплуатационных характеристик, надежности и долговечности электродвигателей вагонов. К ним предъявляются следующие требования:

  • Способность справляться с высокими пусковыми ускорениями.
  • Способность сохранять высокую эффективность при постоянной смене режимов работы.

К особенностям тяговых двигателей для всех видов городского транспорта можно отнести:

  • Сравнительно небольшую мощность (до 200 кВт).
  • Низкое максимальное напряжение.
  • Высокий КПД (до 91%).
  • Наличие резервов для роста эффективности работы агрегата.

Двигатели для спецтехники и крановых установок

На самоходных кранах электродвигатели приводят в движение привод колес и лебедку. При мощности в 40-50кВт они могут работать от сети 220В. В торговых и логистических центрах для транспортировки продуктов питания и фармакологических товаров применяются исключительно погрузчики с электродвигателями, так как они не производят экологически вредных выбросов.

Двигатели для электровозов

Это самые мощные двигатели (до 400кВт для тепловозов и до 1500кВт для карьерных и магистральных электровозов), которые работают в комплексе с тяговой передачей и движущей колесной парой, образуя колесно-моторный блок. Они создают очень сильное тяговое усилие и позволяют транспорту развивать большую скорость.


Применение электродвигателей в бытовой технике | Полезные статьи

Бытовые электродвигатели сегодня заслуженно считаются практически базовым компонентом бытовых электроприборов. Так как бытовые электромашины и приборы отличаются по своим функциональным и мощностным возможностям, то и конструкции электродвигателей обладают существенными различиями. Бытовые электродвигатели, согласно основной классификации, делятся на электродвигатели для бытовой техники постоянного и переменного тока.

Так, асинхронные электродвигатели переменного тока используются при производстве холодильников, вентиляторов, стиральных машин и проигрывателей. А коллекторные электродвигатели переменного тока, имеющие более сложную структуру, используются при производстве кофемолок, пылесосов, электроплит, миксеров, дрелей, перфораторов и прочих машин, которые должны обладать высокой частотой вращения.

Принцип работы асинхронного электродвигателя

Современные электродвигатели для бытовой техники обычно обладают сходной структурой: ротором, который связан с механизмом, и статором, на котором находится обмотка возбуждения. Бытовые электродвигатели переменного тока, используемые при производстве бытовой техники, бывают асинхронные и синхронные. Структура асинхронного двигателя предполагает подачу энергии к ротору с помощью электромагнитной индукции. Такие двигатели отличает высокая надежность работы и дешевизна. Что касается основных компонентов этой разновидности двигателей, то основными частями является статор и ротор. Статор представляет собой электрический компонент, собранный из железных пластин, которые образуют группы электромагнитов, расположенных таким образом, что получается цилиндр. Хотя бы один плюс такого магнита располагается по направлению к центру. Магнитные полюса реализованы посредством намотки по часовой и против часовой стрелки медного провода. В результате получаются катушки — северный и южный полюс. А ротор является вращающимся элементом, состоящим из группы электромагнитов, которые находятся вокруг цилиндра с плюсом. Ротор обращен к статору и находится внутри статора. В результате магнитное поле статора движется под влиянием источника питания переменного тока, а индуцированное магнитное поле ротора следует за вращением поля статора.

 

Электродвигатели серии КД

Электродвигатели серии КД являются разновидностью асинхронных электродвигателей переменного тока. В их обмотку включены конденсаторы, которые и определяют фазу сдвига тока. Электродвигатели серии КД подключаются в однофазную сеть с помощью специальных микросхем. Данная разновидность бытовых электродвигателей подразделяется на трехфазные и двухфазные, которые определяются по способу схемы подключения.

Применяются электродвигатели серии КД при производстве бытовой техники небольших мощностей (магнитофоны, проигрыватели, циркуляционные насосы водных и отопительных систем, воздуходувках, дымососы отопительных систем и пр.).

 

Однофазный асинхронный электродвигатель

Дмитрий Левкин

Однофазный асинхронный электродвигатель — это асинхронный электродвигатель, который работает от электрической сети однофазного переменного тока без использования частотного преобразователя и который в основном режиме работы (после пуска) использует только одну обмотку (фазу) статора.

Конструкция однофазного двигателя с вспомогательной или пусковой обмоткой

Основными компонентами любого электродвигателя являются ротор и статор. Ротор — вращающаяся часть электродвигателя, статор — неподвижная часть электродвигателя, с помощью которого создается магнитное поле для вращения ротора.

Основные части однофазного двигателя: ротор и статор

Статор имеет две обмотки, расположенные под углом 90° относительно друг друга. Основная обмотка называется главной (рабочей) и обычно занимает 2/3 пазов сердечника статора, другая обмотка называется вспомогательной (пусковой) и обычно занимает 1/3 пазов статора.

Двигатель фактически является двухфазным, но так как рабочей является только одна обмотка, электродвигатель называют однофазным.

Ротор обычно представляет из себя короткозамкнутую обмотку, также из-за схожести называемой «беличьей клеткой». Медные или алюминиевые стержни которого с торцов замкнуты кольцами, а пространство между стержнями чаще всего заливается сплавом алюминия. Так же ротор однофазного двигателя может быть выполнен в виде полого немагнитного или полого ферромагнитного цилиндра.

Однофазный двигатель с вспомогательной обмоткой имеет 2 обмотки расположенные перпендикулярно относительно друг друга

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Для того чтобы лучше понять работу однофазного асинхронного двигателя, давайте рассмотрим его только с одним витком в главной и вспомогательной обмотки.

Проанализируем случай с двумя обмотками имеющими по оному витку

Рассмотрим случай когда в вспомогательной обмотки не течет ток. При включении главной обмотки статора в сеть, переменный ток, проходя по обмотке, создает пульсирующее магнитное поле, неподвижное в пространстве, но изменяющееся от +Ф

mах до -Фmах.

Запустить

Остановить

Пульсирующее магнитное поле

Если поместить ротор, имеющий начальное вращение, в пульсирующее магнитное поле, то он будет продолжать вращаться в том же направлении.

Чтобы понять принцип действия однофазного асинхронного двигателя разложим пульсирующее магнитное поле на два одинаковых круговых поля, имеющих амплитуду равную Фmах/2 и вращающихся в противоположные стороны с одинаковой частотой:

,

  • где nпр – частота вращения магнитного поля в прямом направлении, об/мин,
  • nобр – частота вращения магнитного поля в обратном направлении, об/мин,
  • f1 – частота тока статора, Гц,
  • p – количество пар полюсов,
  • n1 – скорость вращения магнитного потока, об/мин

Запустить

Остановить

Разложение пульсирующего магнитного потока на два вращающихся

Действие пульсирующего поля на вращающийся ротор

Рассмотрим случай когда ротор, находящийся в пульсирующем магнитном потоке, имеет начальное вращение. Например, мы вручную раскрутили вал однофазного двигателя, одна обмотка которого подключена к сети переменного тока. В этом случае при определенных условиях двигатель будет продолжать развивать вращающий момент, так как скольжение его ротора относительно прямого и обратного магнитного потока будет неодинаковым.

Будем считать, что прямой магнитный поток Фпр, вращается в направлении вращения ротора, а обратный магнитный поток Фобр — в противоположном направлении. Так как, частота вращения ротора n

2 меньше частоты вращения магнитного потока n1, скольжение ротора относительно потока Фпр будет:

,

  • где sпр – скольжение ротора относительно прямого магнитного потока,
  • n2 – частота вращения ротора, об/мин,
  • s – скольжение асинхронного двигателя

Прямой и обратный вращающиеся магнитные потоки вместо пульсирующего магнитного потока

Магнитный поток Фобр вращается встречно ротору, частота вращения ротора n2 относительно этого потока отрицательна, а скольжение ротора относительно Фобр

,

  • где sобр – скольжение ротора относительно обратного магнитного потока

Запустить

Остановить

Вращающееся магнитное поле пронизывающее ротор

Ток индуцируемый в роторе переменным магнитным полем

Согласно закону электромагнитной индукции прямой Фпр и обратный Фобр магнитные потоки, создаваемые обмоткой статора, наводят в обмотке ротора ЭДС, которые соответственно создают в короткозамкнутом роторе токи I2пр и I2обр. При этом частота тока в роторе пропорциональна скольжению, следовательно:

,

  • где f2пр – частота тока I2пр наводимого прямым магнитным потоком, Гц

,

  • где f2обр – частота тока I2обр наводимого обратным магнитным потоком, Гц

Таким образом, при вращающемся роторе, электрический ток I2обр, наводимый обратным магнитным полем в обмотке ротора, имеет частоту f2обр, намного превышающую частоту f2пр тока ротора I2пр, наведенного прямым полем.

Пример: для однофазного асинхронного двигателя, работающего от сети с частотой f1 = 50 Гц при n1 = 1500 и n2 = 1440 об/мин,

скольжение ротора относительно прямого магнитного потока sпр = 0,04;
частота тока наводимого прямым магнитным потоком f2пр = 2 Гц;
скольжение ротора относительно обратного магнитного потока sобр = 1,96;
частота тока наводимого обратным магнитным потоком f2обр = 98 Гц

Согласно закону Ампера, в результате взаимодействия электрического тока I2пр с магнитным полем Фпр возникает вращающий момент

,

  • где Mпр – магнитный момент создаваемый прямым магнитным потоком, Н∙м,
  • сM — постоянный коэффициент, определяемый конструкцией двигателя

Электрический ток I2обр, взаимодействуя с магнитным полем Фобр, создает тормозящий момент Мобр, направленный против вращения ротора, то есть встречно моменту Мпр:

,

  • где Mобр – магнитный момент создаваемый обратным магнитным потоком, Н∙м

Результирующий вращающий момент, действующий на ротор однофазного асинхронного двигателя,

,

Справка: В следствие того, что во вращающемся роторе прямым и обратным магнитным полем будет наводиться ток разной частоты, моменты сил действующие на ротор в разных направлениях будут не равны. Поэтому ротор будет продолжать вращаться в пульсирующем магнитном поле в том направлении в котором он имел начальное вращение.

Тормозящее действие обратного поля

При работе однофазного двигателя в пределах номинальной нагрузки, то есть при небольших значениях скольжения s = sпр, крутящий момент создается в основном за счет момента Мпр. Тормозящее действие момента обратного поля Мобр — незначительно. Это связано с тем, что частота f2обр много больше частоты f2пр, следовательно, индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора х2обр = x2sобр току I2обр намного больше его активного сопротивления. Поэтому ток I2обр, имеющий большую индуктивную составляющую, оказывает сильное размагничивающее действие на обратный магнитный поток Фобр, значительно ослабляя его.

,

  • где r2 — активное сопротивление стержней ротора, Ом,
  • x2обр — реактивное сопротивление стержней ротора, Ом.

Если учесть, что коэффициент мощности невелик, то станет, ясно, почему Мобр в режиме нагрузки двигателя не оказывает значительного тормозящего действия на ротор однофазного двигателя.

С помощью одной фазы нельзя запустить ротор

Ротор имеющий начальное вращение будет продолжать вращаться в поле создаваемом однофазным статором

Действие пульсирующего поля на неподвижный ротор

При неподвижном роторе (n2 = 0) скольжение sпр = sобр = 1 и Мпр = Мобр, поэтому начальный пусковой момент однофазного асинхронного двигателя Мп = 0. Для создания пускового момента необходимо привести ротор во вращение в ту или иную сторону. Тогда s ≠ 1, нарушается равенство моментов Мпр и Мобр и результирующий электромагнитный момент приобретает некоторое значение .

Пуск однофазного двигателя. Как создать начальное вращение?

Одним из способов создания пускового момента в однофазном асинхронном двигателе, является расположение вспомогательной (пусковой) обмотки B, смещенной в пространстве относительно главной (рабочей) обмотки A на угол 90 электрических градусов. Чтобы обмотки статора создавали вращающееся магнитное поле токи IA и IB в обмотках должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга. Для получения фазового сдвига между токами IA и IB в цепь вспомогательной (пусковой) обмотки В включают фазосмещающий элемент, в качестве которого используют активное сопротивление (резистор), индуктивность (дроссель) или емкость (конденсатор) [1].

После того как ротор двигателя разгонится до частоты вращения, близкой к установившейся, пусковую обмотку В отключают. Отключение вспомогательной обмотки происходит либо автоматически с помощью центробежного выключателя, реле времени, токового или дифференциального реле, или же вручную с помощью кнопки.

Таким образом, во время пуска двигатель работает как двухфазный, а по окончании пуска — как однофазный.

Подключение однофазного двигателя

С пусковым сопротивлением

Двигатель с расщепленной фазой — однофазный асинхронный двигатель, имеющий на статоре вспомогательную первичную обмотку, смещенную относительно основной, и короткозамкнутый ротор [2].

Однофазный асинхронный двигатель с пусковым сопротивлением — двигатель с расщепленной фазой, у которого цепь вспомогательной обмотки отличается повышенным активным сопротивлением.

Омический сдвиг фаз, биффилярный способ намотки пусковой обмотки

Разное сопротивление и индуктивность обмоток

Для запуска однофазного двигателя можно использовать пусковой резистор, который последовательно подключается к пусковой обмотки. В этом случае можно добиться сдвига фаз в 30° между токами главной и вспомогательной обмотки, которого вполне достаточно для пуска двигателя. В двигателе с пусковым сопротивлением разность фаз объясняется разным комплексным сопротивлением цепей.

Также сдвиг фаз можно создать за счет использования пусковой обмотки с меньшей индуктивностью и более высоким сопротивлением. Для этого пусковая обмотка делается с меньшим количеством витков и с использованием более тонкого провода чем в главной обмотке.

Отечественной промышленностью изготавливается серия однофазных асинхронных электродвигателей с активным сопротивлением в качестве фазосдвигающего элемента серии АОЛБ мощностью от 18 до 600 Вт при синхронной частоте вращения 3000 и 1500 об/мин, предназначенных для включения в сеть напряжением 127, 220 или 380 В, частотой 50 Гц.

С конденсаторным пуском

Двигатель с конденсаторным пуском — двигатель с расщепленной фазой, у которого цепь вспомогательной обмотки с конденсатором включается только на время пуска.

Ёмкостной сдвиг фаз с пусковым конденсатором

Чтобы достичь максимального пускового момента требуется создать круговое вращающееся магнитное поле, для этого требуется чтобы токи в главной и вспомогательной обмотках были сдвинуты друг относительно друга на 90°. Использование в качестве фазосдвигающего элемента резистора или дросселя не позволяет обеспечить требуемый сдвиг фаз. Лишь включение конденсатора определенной емкости позволяет обеспечить фазовый сдвиг 90°.

Среди фазосдвигающих элементов, только конденсатор позволяет добиться наилучших пусковых свойств однофазного асинхронного электродвигателя.

Двигатели в цепь которых постоянно включен конденсатор используют для работы две фазы и называются — конденсаторными. Принцип действия этих двигателей основан на использовании вращающегося магнитного поля.

Двигатель с экранированными полюсами — двигатель с расщепленной фазой, у которого вспомогательная обмотка короткозамкнута.

Статор однофазного асинхронного двигателя с экранированными полюсами обычно имеет явно выраженные полюса. На явно выраженных полюсах статора намотаны катушки однофазной обмотки возбуждения. Каждый полюс статора разделен на две неравные части аксиальным пазом. Меньшую часть полюса охватывает короткозамкнутый виток. Ротор однофазного двигателя с экранированными полюсами — короткозамкнутый в виде «беличьей» клетки.

При включении однофазной обмотки статора в сеть в магнитопроводе двигателя создается пульсирующий магнитный поток. Одна часть которого проходит по неэкранированной Ф’, а другая Ф» — по экранированной части полюса. Поток Ф» наводит в короткозамкнутом витке ЭДС Ek, в результате чего возникает ток Ik отстающий от Ek по фазе из-за индуктивности витка. Ток Ik создает магнитный поток Фk, направленный встречно Ф», создавая результирующий поток в экранированной части полюса Фэ=Ф»+Фk. Таким образом, в двигателе потоки экранированной и неэкранированной частей полюса сдвинуты во времени на некоторый угол.

Пространственный и временной углы сдвига между потоками Фэ и Ф’ создают условия для возникновения в двигателе вращающегося эллиптического магнитного поля, так как Фэ ≠ Ф’.

Пусковые и рабочие свойства рассматриваемого двигателя невысоки. КПД намного ниже, чем у конденсаторных двигателей такой же мощности, что связано со значительными электрическими потерями в короткозамкнутом витке.

Статор такого однофазного двигателя выполняется с ярко выраженными полюсами на не симметричном шихтованном сердечнике. Ротор — короткозамкнутый типа «беличья клетка».

Данный электродвигатель для работы не требует использования фазосдвигающих элементов. Недостатком данного двигателя является низкий КПД.


История создания электродвигателя

Электромеханика является относительно молодой, по историческим меркам, отраслью науки и техники.

1800, Вольта

Итальянский физик, химик и физиолог, Алессандро Вольта, первый в мире создал химический источник тока.

1820, Эрстед

Датский ученый, физик, Ханс Кристиан Эрстед, обнаружил на опыте отклоняющее действие тока на магнитную стрелку.

1821, Фарадей

Первый электродвигатель Фарадея, 1821 г.

Британский физик-экспериментатор и химик, Майкл Фарадей, опубликовал трактат «О некоторых новых электромагнитных движениях и о теории магнетизма», где описал, как заставить намагниченную стрелку непрерывно вращаться вокруг одного из магнитных полюсов. Эта конструкция впервые реализовала непрерывное преобразование электрической энергии в механическую. Принято считать ее первым электродвигателем в истории.

1822, Ампер

Французский физик, Андре Мари Ампер, открыл магнитный эффект соленоида (катушки с током), откуда следовала идея эквивалентности соленоида постоянному магниту. Среди прочего Ампер предложил использовать железный сердечник, помещенный внутрь соленоида, для усиления магнитного поля. В 1820 году им был открыт закон Ампера.

1822, Барлоу

Английский физик и математик, Питер Барлоу, изобрел колесо Барлоу, по сути, униполярный электродвигатель.

1825, Араго

Французский физик и астроном, Доминик Франсуа Жан Араго, опубликовал опыт показывающий, что вращающийся медный диск заставляет вращаться магнитную стрелку, подвешенную над ним.

1825, Стёрджен

Британский физик, электротехник и изобретатель, Уильям Стёрджен, в 1825 изготовил первый электромагнит, который представлял из себя согнутый стержень из мягкого железа с обмоткой из толстой медной проволоки.

Вращающееся устройство Йедлика, 1827/28 гг.

1827, Йедлик

Венгерский физик и электротехник, Аньош Иштван Йедлик, изобрел первую в мире динамо-машину (генератор постоянного тока), однако практически не объявлял о своем изобретении до конца 1850-х годов.

1831, Фарадей

Английский физик, Майкл Фарадей, открыл электромагнитную индукцию, то есть явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Формулировка закона электромагнитной индукции.

1831, Генри

Американский физик, Джозеф Генри, независимо от Фарадея обнаружил взаимоиндукцию, но Фарадей раньше опубликовал свои результаты.

1832, Пикси

Генератор постоянного тока Пикси

Француз, Ипполит Пикси, сконструировал первый генератор переменного тока. Устройство состояло из двух катушек индуктивности с железным сердечником напротив которых располагался вращающийся магнит подковообразной формы, который приводился в движение вращением рычага. Позже для получения постоянного пульсирующего тока к этому устройству был добавлен коммутатор.

Электродвигатель Стёрджена
Strurgejn’s Annals of Electricity, 1836/37, vol. 1

1833, Стёрджен

Британский физик, Уильям Стёрджен, публично продемонстрировал электродвигатель на постоянном токе в Марте 1833 года в Аделаидской галерее практической науки в Лондоне. Данное изобретение считается первым электродвигателем, который можно было использовать.

1833, Ленц

В начале в электромеханике разграничивали магнито-электрические машины (электрические генераторы) и электро-магнитные машины (электрические двигатели). Российский физик (немецкого происхождения), Эмилий Христианович Ленц, опубликовал статью о законе взаимности магнито-электрических явлений, то есть о взаимозаменяемости электрического двигателя и генератора.

Май 1834, Якоби

Первый вращающийся электродвигатель. Якоби, 1834

Немецкий и русский физик, академик Императорской Санкт-Петербургской Академии Наук, Борис Семенович (Мориц Герман фон) Якоби, изобрел первый в мире электродвигатель с непосредственным вращением рабочего вала. Мощность двигателя составляла около 15 Вт, частота вращения ротора 80-120 оборотов в минуту. До этого изобретения существовали только устройства с возвратно-поступательным или качательным движением якоря.

1836 — 1837, Дэвенпорт

Проводя эксперименты с магнитами, американский кузнец и изобретатель, Томас Дэвенпорт, создает свой первый электромотор в июле 1834 года. В декабре этого же года он впервые продемонстрировал свое изобретение. В 1837 году Дэвенпорт получил первый патент (патент США №132) на электрическую машину.

1839, Якоби

Используя электродвигатель питающийся от 69 гальванических элементов Грове и развивающий 1 лошадиную силу, в 1839 г. Якоби построил лодку способную двигаться с 14 пассажирами по Неве против течения. Это было первое практическое применение электродвигателя.

1837 — 1842, Дэвидсон

Шотландский изобретатель, Роберт Дэвидсон, занимался разработкой электродвигателя с 1837 года. Он сделал несколько приводов для токарного станка и моделей транспортного средства. Дэвидсон изобрел первый электрический локомотив.

1856, Сименс

Немецкий инженер, изобретатель, ученый, промышленник, основатель фирмы Siemens, Вернер фон Сименс изобрел электрический генератор с двойным T-образным якорем. Он первый разместил обмотки в пазах.

1861-1864, Максвелл

Британский физик, математик и механик, Джеймс Клерк Максвелл, обобщил знания об электромагнетизме в четырех фундаментальных уравнениях. Вместе с выражением для силы Лоренца уравнения Максвелла образуют полную систему уравнений классической электродинамики.

1871-1873, Грамм

Бельгийский изобретатель, Зеноб Теофил Грамм, устранил недостаток электрических машин с двух-Т-образным якорем Сименса, который заключался в сильных пульсациях вырабатываемого тока и быстром перегреве. Грамм предложил конструкцию генератора с самовозбуждением, который имел кольцевой якорь.

1885, Феррарис

Итальянский физик и инженер, Галилео Феррарис, изобрел первый двухфазный асинхронный электродвигатель. Однако Феррарис думал, что такой двигатель не сможет иметь КПД выше 50%, поэтому он потерял интерес и не продолжал улучшать асинхронный электродвигатель. Считается, что Феррарис первым объяснил явление вращающегося магнитного поля.

1887, Тесла

Американец сербского происхождения, изобретатель, Никола Тесла, работая независимо от Феррариса, изобрел и запатентовал двухфазный асинхронный электродвигатель с явно выраженными полюсами статора (сосредоточенными обмотками). Тесла ошибачно считал что двухфазная система токов оптимальна с экономической точки зрения среди всех многофазных систем.

1889-1891, Доливо-Добровольский

Русский электротехник польского происхождения, Михаил Осипович Доливо-Добровольский, прочитав доклад Феррариса о вращающемся магнитном поле изобрел ротор в виде «беличьей клетки». Дальнейшая работа в этом направлении привела к разработке трехфазной системы переменных токов и трехфазного асинхронного электродвигателя, получившего широкое применение в промышленности и практически не изменившегося до нашего времени.

Широкое внедрение электромеханических устройств в России начинается после Октябрьской революции 1917 г., когда электрификация всей страны стала основой технической политики нового государства. Можно сказать, что XX век стал веком становления и широкого распространения электромеханики.

Выбор между двухфазной и трехфазной системой

Доливо-Добровольский справедливо считал, что увеличение числа фаз в двигателе улучшает распределение намагничивающей силы по окружности статора. Переход к трехфазной системы от двухфазной уже дает большой выигрыш в этом отношении. Дальнейшее увеличение числа фаз нецелесообразно, так как приводит к значительному увеличению расходов металла на провода.

Для Теслы же казалось очевидным, что чем меньше число фаз, тем меньше требуется проводов, и следовательно тем дешевле устройство электропередачи. При этом двухфазная система передачи требовала применения четырех проводов, что представлялось не желательным в сравнении с двух проводными системами постоянного или однофазного переменного токов. Поэтому Тесла предлагал применять трех проводную линию для двухфазной системы, делая один провод общим. Но это не сильно уменьшало количество затрачиваемого на систему металла, так как общий провод должен был быть большего сечения.

Таким образом трехфазная система токов предложенная Доливо-Добровольским была оптимальной для передачи энергии. Она практически сразу нашла широкое применение в промышленности и до наших дней является основной системой передачи электрической энергии во всем мире.

Применение электродвигателей

Электродвигатели применяются как главная составляющая электро-привода различных станков, так и в составе с отдельными установками, где необходимо  преобразование   электрической   энергии в механическую (дви- жение) например: вентиляторы с клиноременной передачей, косилки различных модификаций и т.д. Низковольтные асинхронные электродвигатели общего назначения мощностью 0,25…400 кВт, именуемые во всем мире стандартные асинхронные двигатели, составляют основу силового электропривода, применяемого во всех областях человеческой деятельности. Их совершенствованию в промышленно развитых странах придают большое значение. В настоящее время рынок, призванный отражать интересы потребителей, не формулирует сколько-нибудь определенных требований к стандартным асинхронным двигателям, кроме ценовых. В связи с этим для выявления тенденций их совершенствования необходимо исходить из требований внешнего рынка и из достижений основных производителей стандартных асинхронных двигателей.

Асинхронные двигатели — наиболее распространенный вид электрических машин, потребляющих в настоящее время около 40% всей вырабатываемой электроэнергии. Их установленная мощность постоянно возрастает.

Асинхронный двигатели широко применяются в приводах металлообрабатывающих, деревообрабатывающих и других видов станков, кузнечно-прессовых, ткацких, швейных, грузоподъемных, землеройных машин, вентиляторов, насосов, компрессоров, центрифуг, в лифтах, в ручном электроинструменте, в бытовых приборах и т.д. Практически нет отрасли техники и быта, где не использовались бы асинхронные двигатели.

Потребности народного хозяйства удовлетворяются главным образом двигателями основного исполнения единых серий общего назначения, т.е. применяемых для привода механизмов, не предъявляющих особых требований к пусковым характеристикам, скольжению, энергетическим показателям, шуму и т.п. Вместе с тем в единых сериях предусматривают также электрические и конструктивные модификации двигателей, модификации для разных условий окружающей среды, предназначенные для удовлетворения дополнительных специфических требований отдельных видов приводов и условий их эксплуатации. Модификации создаются на базе основного исполнения серий с максимально возможным использованием узлов и деталей этого исполнения.

В некоторых приводах возникают требования, которые не могут быть удовлетворены двигателями единых серий. Для таких приводов созданы специализированные двигатели, например электробуровые, краново-металлургические и др.

Низковольтные асинхронные электродвигатели общего назначения мощностью 0,25…400 кВт, именуемые во всем мире стандартные асинхронные двигатели, составляют основу силового электропривода, применяемого во всех областях человеческой деятельности.

Их совершенствованию в промышленно развитых странах придают большое значение. В настоящее время рынок, призванный отражать интересы потребителей, не формулирует сколько-нибудь определенных требований к стандартным асинхронным двигателям, кроме ценовых. В связи с этим для выявления тенденций их совершенствования необходимо исходить из из достижений основных производителей стандартных асинхронных двигателей.

Устроиство и принцип действия синхронного электродвигателя< Предыдущая   Следующая >Основные неисправности и ремонт в процессе эксплуатации

Использование электродвигателей в промышленности и других сферах

  1. Статьи
  2. Области применения электрических двигателей

Вследствие способности электрического двигателя переменного тока работать в двух режимах – двигательном и генераторном, асинхронные электродвигатели обычно используют именно в качестве двигателей, а синхронные в качестве генераторов.

Применение синхронных двигателей

В двигательном режиме синхронные задействуются в промышленности в крупных установках:

  • приводах поршневых компрессоров;
  • воздуховодах;
  • гидравлических насосах.

Применение асинхронных двигателей

Асинхронные в основном применяются в приводах крановых установок, в грузовых лебедках и других производственных устройствах, необходимых в производстве. К примеру, некоторые области применения асинхронных электродвигателей:

  • рольганговые для производства рольгангов – роликовых конвейеров для перемещения несыпучих грузов.
  • взрывозащищенные предназначены для работы во взрывоопасных средах химической, нефтеперерабатывающей, газовой и других областей промышленности.
  • крановые в устройстве подъемных, поворотных и передвижных кранов.

Однофазные асинхронные электродвигатели широко применяются в бытовой технике.

Применение электродвигателей постоянного тока

Электродвигатели постоянного тока недолговечны из-за быстрого износа коллектора, однако они имеют лучшие пусковые и регулировочные свойства по сравнению с двигателями переменного тока.
Этот тип двигателей применяется в приводах отличающихся высокой точностью, в которых необходимо плавное регулирование скорости вращения в широком диапазоне. В автомобилях, тракторах, самолетах с помощей двигателей постоянного тока приводится во вращение все вспомогательное оборудование.

Они задействованы в электроприводах подъемно-транспортных механизмов и механизмов экскаваторов, электрических стартерах автомобилей, тракторов и самосвалов, станков, прокатных станов, кранов, судовых установок. Миниатюрные низковольтные задействованы в производстве компьютерной техники, оргтехники, аккумуляторных электроинструментов и игрушек.

Компания Неринга-Сервис предлагает ремонт промышленных электродвигателей в Санкт-Петербурге! Обращайтесь прямо сейчас!

виды, сферы применения и прочие особенности

20.08.2019

Существует несколько видов электрических двигателей:

1. Электродвигатель постоянного тока. Устройство представляет собой электромашину, предназначенную для получения механической энергии за счет преобразования энергии постоянного тока.

Электрические двигатели из-за высоких эксплуатационных показателей и долговечности устанавливаются на следующие виды оборудования:

  • подъемно-транспортные агрегаты;
  • красильно-отделочное оборудование;
  • полимерное оборудование;
  • буровые станки;
  • различные вспомогательные агрегаты для экскаваторов.

Например, к оборудованию постоянного тока можно отнести электродвигатель серии 2п, который используется при работе широко регулируемого электропривода.

Для работы машины серии 2п необходимы следующие условия:

  • работа может происходить на высоте не более 1 километра над уровнем моря;
  • эксплуатация допускается при температуре воздуха от +5 до +40 градусов Цельсия;
  • влажность воздуха при +25 градусов не должна превышать 80%;
  • работа допускается в безопасных условиях: отсутствие взрывоопасных веществ, агрессивных газов, а также паров в концентрации, способной разрушить металл.

2. Синхронный электродвигатель относится к электрическим машинам переменного тока. Во время работы ротор и магнитное поле в воздушном зазоре вращаются в одинаковой частоте. Как правило, данные электродвигатели применяются в приводах, работа которых осуществляется с одинаковой скоростью. Например, в компрессорах, насосах, больших вентиляторах, а также генераторах постоянного тока.

3. Асинхронный электрический двигатель. Во время работы ротор вращается с разной частотой по отношению к магнитному полю, который создается обмоткой статора.

Существует несколько типов асинхронных машин:

  • Асинхронные машины с короткозамкнутым ротором. Устанавливаются в электрические приводы, для работы которых нет необходимости создания больших пусковых моментов.
  • Асинхронные машины с фазным ротором. Используются данные двигатели в приводах механизмов, при работе с которыми необходимо плавное регулирование скоростного режима. Двигатели с фазным ротором применяются и в механизмах, работающих при больших нагрузках.

Все они оснащены одинаковым статором, однако отличием машин является конструкция обмотки ротора.

К асинхронным электрическим двигателям можно отнести:

  • Крановые электродвигатели.

Область применения электродвигателей – электрические приводы металлургического оборудования, а также различные подъемно-транспортные механизмы, работающие в кратковременных режимах. Стоит отметить, что крановые электродвигатели также используются в механизмах, работающих в длительном режиме.

Для работы крановых двигателей требуется напряжение сети 380 Вольт. Обмотка статора должна быть трехконечная. При этом в определенном изготовлении механизма (шесть концов, имеющих соединение фаз в виде треугольника или звезды) работа возможна при напряжении 220/380, а также 380/600 Вольт.

Устанавливаются в стационарный либо передвижной транспорт, работающий в опасной среде, где воздух смешан с парами взрывоопасных газов либо смесей. Допуск к работе взрывозащищенных электродвигателей определяется ГОСТ Р 513 30-5.

Сфера применения взрывозащищенных электродвигателей серии АИМ, а также АИММ – нефтехимическая, горнодобывающая промышленность, производство ЛКМ. Для работы взрывозащищенных электродвигателей необходима сеть с трехфазным переменным током частотой 50-60 Герц.

Например, электрические двигатели АИР. Данные машины применяются в приводах механизмов, работающих на открытом воздухе, под навесом, куда не попадают прямые солнечные лучи, а также в закрытом помещении, где работа осуществляется от электросети с частотой переменного тока 50 Герц.

Возникли вопросы?

Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!

Двигатели переменного и постоянного тока: различия и преимущества

Электродвигатели играют важную роль почти во всех отраслях промышленности. Использование двигателя правильного типа с высококачественными деталями и регулярным обслуживанием обеспечивает бесперебойную работу вашего предприятия и предотвращает повреждение оконечного оборудования из-за износа или скачков напряжения.

Gainesville Industrial Electric может помочь вашей компании выбрать правильные промышленные электродвигатели и детали для ваших приложений.

A Primer on Electric Motors

Электродвигатели — это машины, которые преобразуют электрическую энергию — из накопленной мощности или прямого электрического соединения — в механическую энергию за счет создания вращательной силы.Двумя основными типами электродвигателей являются:

  • Двигатели переменного тока , которые питаются от переменного тока
  • Двигатели постоянного тока , которые питаются постоянным током

Как работают электродвигатели

И переменного тока, и Электродвигатели постоянного тока используют электрический ток для создания вращающихся магнитных полей, которые, в свою очередь, создают вращательную механическую силу в якоре, расположенном на роторе или статоре, вокруг вала. В различных конструкциях двигателей используется одна и та же базовая концепция для преобразования электрической энергии в мощные всплески силы и обеспечения динамических уровней скорости или мощности.

Компоненты главного двигателя

Хотя электродвигатели могут отличаться от одной конструкции или типа к другому, многие из них содержат следующие детали и узлы (расположены от центра, направленного наружу):

  • Центральный вал двигателя
  • Обмотки
  • Подшипники (для уменьшения трения и износа)
  • Якорь (расположен на роторе, вращающейся части или статоре, неподвижной части)
  • Щетки (в двигателях постоянного тока)
  • Клеммы
  • Рама и торцевые щитки

Типы электродвигателей: AC vs.Двигатели постоянного тока

Двигатели переменного и постоянного тока — это широкие категории двигателей, которые включают меньшие подтипы. Например, асинхронные двигатели, линейные двигатели и синхронные двигатели — это все типы двигателей переменного тока. Двигатели переменного тока также могут включать в себя частотно-регулируемые приводы для управления скоростью и крутящим моментом двигателя, в то время как двигатели постоянного тока доступны в моделях с самовозбуждением и с раздельным возбуждением.

Привод с регулируемой скоростью переменного тока

Двигатель переменного тока по сравнению с двигателем постоянного тока Преимущества

Каждый тип двигателя имеет различные преимущества, которые делают их наиболее подходящими для различных коммерческих и промышленных применений. Электродвигатели переменного тока , например, универсальны и просты в управлении. Некоторые из их других преимуществ включают:

  • Низкие требования к пусковой мощности, которые также защищают компоненты на принимающей стороне
  • Управляемые уровни пускового тока и ускорения
  • Надстройки частотно-регулируемого привода или частотно-регулируемого привода, которые могут управлять скоростью и крутящим моментом на разных этапах используйте
  • Высокая надежность и более длительный срок службы
  • Возможности для многофазных конфигураций

Двигатели постоянного тока также обладают собственными преимуществами , такими как:

  • Более простая установка и обслуживание
  • Высокая пусковая мощность и крутящий момент
  • Быстрое время отклика на запуск, остановку и ускорение
  • Доступность для нескольких стандартных напряжений

Какой двигатель более мощный: переменного или постоянного тока?

Двигатели переменного тока обычно считаются более мощными, чем двигатели постоянного тока, поскольку они могут создавать более высокий крутящий момент за счет использования более мощного тока.Однако двигатели постоянного тока обычно более эффективны и лучше используют входную энергию. Двигатели переменного и постоянного тока бывают разных размеров и мощностей, которые могут удовлетворить любые отраслевые требования к питанию.

Применение двигателей переменного и постоянного тока

Двигатели переменного и постоянного тока находят применение в технологических процессах и объектах практически во всех отраслях промышленности. Некоторые из наиболее распространенных промышленных применений для двигателей переменного тока включают:

  • Приборы
  • Компрессорные приводы и системы
  • Компьютеры
  • Конвейерные системы
  • Вентиляторы и кондиционеры
  • Гидравлические и ирригационные насосы
  • Транспортное оборудование

Стандартные промышленные применения двигателей постоянного тока включают:

  • Производство и производственные единицы
  • Оборудование, требующее постоянной мощности, такое как пылесосы, лифты и швейные машины
  • Складское сортировочное оборудование

Выбор подходящего электрического Двигатель для вашего промышленного применения

Установка и обслуживание правильных двигателей на предприятиях и оборудовании вашей компании является важным шагом к обеспечению бесперебойной работы и производства.

Gainesville Industrial Electric продает и обслуживает двигатели переменного и постоянного тока, запчасти и многое другое. Мы также являемся авторизованным заводским гарантийным центром. Чтобы получить помощь в выборе подходящего электродвигателя или промышленной сборки для вашего применения, свяжитесь с нами или запросите дополнительную информацию сегодня, чтобы получить ценовое предложение.

Связанное содержание:

Типы двигателей и принцип их работы (для коммерческого и промышленного применения)

Двигатели — это механические или электромеханические устройства, преобразующие энергию в движение.Энергия в форме электрической, гидравлической или пневматической преобразуется во вращательное или линейное движение, а затем выводится на вал или другой компонент передачи энергии, где она обеспечивает полезную работу. Электродвигатели включают разновидности переменного или постоянного тока, которые далее подразделяются на электродвигатели специального назначения, включая мотор-редукторы, шаговые двигатели, серводвигатели и линейные двигатели. Гидравлические и пневматические двигатели используют жидкость (масло, воздух) в качестве движущей силы. Химические моторы включают подвесные моторы для использования на лодках и ракетных моторах, оба из которых используют внутреннее сгорание и часто называются двигателями.Электродвигатель, используемый для приведения в движение небольших рыбацких лодок, называется троллинговым двигателем. Ни одна из этой последней группы здесь не обсуждается.

Типы двигателей (и принцип их работы)

Двигатели переменного тока

Двигатели переменного тока

— это электромеханические устройства, приводимые в действие переменным током для создания вращательного движения. Вращение обеспечивает механическую работу для привода других вращающихся машин, таких как насосы. Стандартные размеры корпуса доступны в широком диапазоне мощностей, чтобы облегчить взаимозаменяемость. Корпуса могут варьироваться от простых открытых конструкций до взрывозащищенных невентилируемых конструкций, обычно полностью закрытые с вентиляторным охлаждением (TEFC).Международная рейтинговая система также предписывает уровни охлаждения и защиты. Двигатели переменного тока составляют значительную часть используемых сегодня двигателей и приводят в действие насосы, вентиляторы, компрессоры и т. Д. Диапазон размеров от машин с малой мощностью до 20 000 л.с. Двигатели переменного тока будут одно- или трехфазными.

Трехфазные машины классифицируются по конструкции ротора: с короткозамкнутым ротором или с фазным ротором. В конструкции с короткозамкнутым ротором используются медные или алюминиевые стержни ротора, закороченные концевыми кольцами, и в определенном смысле они представляют собой настоящие индукционные машины — своего рода вращающийся трансформатор.Роторы с обмоткой используют проволочные роторы, количество полюсов которых равно количеству полюсов статора, а контактные кольца обеспечивают метод вставки сопротивления для запуска и изменения скорости. Пуск трехфазных машин при полном напряжении или через линию возможен примерно до 200 л.с., после чего часто требуется метод пониженного напряжения, особенно для двигателей, которые запускаются часто, из-за заметного падения напряжения, влияющего на освещение. , двигатели прочие и др.

Однофазные двигатели используются в основном в диапазонах дробных л.с.Они не запускаются автоматически и могут быть сгруппированы по способу запуска. Наиболее широко используемая конструкция — двигатель с расщепленной фазой — использует две обмотки статора для получения пары несбалансированных токов обмотки, при этом вспомогательная обмотка отключается, когда двигатель приближается к синхронной скорости. Конденсаторный двигатель вставляет конденсатор во вспомогательную обмотку, который в случае конденсаторной пусковой машины выпадает, когда двигатель приближается к рабочей скорости, а в случае двухзначного конденсаторного двигателя переключается на второй конденсатор по мере приближения. скорость бега.В конструкции постоянного разделенного конденсатора вспомогательная обмотка и конденсатор остаются под напряжением на рабочей скорости. Наконец, в двигателе с экранированными полюсами используются неравномерно разделенные полюса с экранирующими катушками, которые заставляют вращающееся поле перемещаться в направлении заштрихованного полюса (т. Е. Необратимо). Двигатели с расщепленными полюсами — одни из самых дешевых из однофазных машин. В синхронизирующих устройствах используются синхронные однофазные двигатели.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашей полной статьей о типах двигателей переменного тока.

Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока — это электромеханические устройства, приводимые в действие постоянным током для создания вращательного движения. Движение обеспечивает вращательную работу для приведения в движение других вращающихся машин, таких как подъемники, с разными скоростями. Определенные схемы проводки могут создавать сильный крутящий момент на низкой скорости, что делает их пригодными в качестве тяговых двигателей для локомотивов, хотя они в значительной степени были заменены двигателями с регулируемой частотой вращения. Точно так же двигатели для гольф-каров неуклонно переделываются от щеточных конструкций к более продвинутым формам с электронными приводами.Стандартные размеры корпуса доступны в широком диапазоне мощностей, чтобы облегчить взаимозаменяемость. Корпуса могут быть от простых открытых до взрывозащищенных, невентилируемых. Международная рейтинговая система также предписывает уровни охлаждения и защиты. Двигатели постоянного тока находят множество применений в игрушках и потребительских товарах и широко используются автопроизводителями. Они находят обслуживание на лифтах, вилочных электропогрузчиках и конвейерах, где нагрузки с постоянным крутящим моментом являются нормальным явлением. Двигатели постоянного тока доступны как в щеточной, так и в бесщеточной (с постоянными магнитами) конструкциях, причем для работы последних требуются электронные приводы и контроллеры.

Традиционные щеточные электродвигатели постоянного тока классифицируются на основе возбуждения, используемого в обмотке возбуждения, с тремя основными различиями: шунтирующими, последовательными и составными. Шунтовые двигатели имеют низкий пусковой момент, низкую перегрузочную способность, минимальное изменение скорости в ответ на нагрузку и плохую стабильность при нулевой нагрузке. Серийные двигатели обладают высокими пусковыми моментами, высокой перегрузочной способностью, значительным изменением скорости в зависимости от нагрузки и хорошей стабильностью при нулевой нагрузке. Составные двигатели находятся где-то между двумя другими по характеристикам, хотя они тоже остаются стабильными при нулевой нагрузке.

Для двигателей постоянного тока мощностью более 3/4 л.с. необходимо использовать стартеры для ограничения пускового тока во избежание возгорания коммутаторов.

Мотор-редукторы

Мотор-редукторы

— это электромеханические устройства, приводимые в действие переменным или постоянным током для создания вращательного движения. Движение обеспечивает вращательную работу, которая затем понижается через встроенный редуктор для привода других вращающихся машин, таких как конвейеры или упаковочные машины. Мотор-редукторы используются там, где требуется, чтобы двигатели и редукторы скорости обеспечивали высокий крутящий момент на низких скоростях.За счет интеграции этих двух компонентов мотор-редукторы достигают КПД по размеру, устраняют внешние муфты, улучшают сопротивление смыванию и т. Д. Часто редукторы взаимозаменяемы между производителями. Хотя мотор-редукторы редко используются для больших двигателей, они довольно часто имеют дробную мощность. Они доступны с различными типами выходных валов с выбором среди двигателей переменного тока, щеточных и бесщеточных двигателей постоянного тока.

Шаговые двигатели

Шаговые двигатели

— это электромеханические устройства, приводимые в действие переменным током для создания вращательного движения и позиционирования.Как правило, шаговые двигатели не включают в себя контур обратной связи, как серводвигатели, а вместо этого достигают управления положением, поворачивая ротор двигателя на дискретное количество шагов. Они специфичны для приложений управления движением. Шаговые двигатели используются в приложениях позиционирования, где важно удерживать позицию, и используются на упаковочных машинах, принтерах и т. Д., Где потеря положения из-за перегрузки не критична и где важна экономия.

Серводвигатели

Серводвигатели

— это электромеханические устройства, приводимые в действие переменным или постоянным током для создания вращательного движения и позиционирования.Серводвигатели используют контур обратной связи для управления радиальным положением ротора двигателя по отношению к его статору. Они специфичны для приложений управления движением. Серводвигатели используются в приложениях для позиционирования, где первостепенное значение имеет плавное управляемое движение, например, в промышленных роботах. Во втором примере упаковочная машина может использовать серводвигатель для индексации точного количества упаковочной пленки в зону формования, где в прошлом такая подача могла регулироваться с помощью механического индексатора с приводом от двигателя.

Линейные двигатели

Линейные двигатели

— это электромеханические устройства, приводимые в действие переменным или постоянным током для создания линейного, а не вращательного движения. Линейное движение полезно в приложениях, где можно использовать воздушный цилиндр, но где требуется большая точность и обратная связь по положению, или где движение может изменяться от хода к ходу. Конфигурация двигателя и форма движка / ползуна также могут быть проблемой. Линейные двигатели используются в упаковочных машинах, сборочных машинах, подъемно-транспортном оборудовании и в различных областях медицинского оборудования.

Пневматические двигатели

Пневматические двигатели

— это механические устройства, приводимые в действие давлением воздуха для создания вращательного движения. Движение обеспечивает вращательную работу для привода других вращающихся машин, таких как приемные бобины и инструменты. Пневматические двигатели используются там, где есть источник сжатого воздуха, и там, где необходим постоянный крутящий момент независимо от скорости, например, в приемной бобине на упаковочной машине. Они также используются во взрывоопасных средах, где считаются искробезопасными.

Гидравлические двигатели

Гидравлические двигатели

— это механические устройства, приводимые в действие жидкостью для создания вращательного движения. Движение обеспечивает вращательную работу для привода других вращающихся элементов, таких как ведущие колеса экскаватора тяжелого оборудования. Гидравлические двигатели широко используются в строительной технике, где требуется вращательное движение от компактного устройства, а гидравлическая энергия уже доступна. Гидравлические двигатели могут быть лопастными, шестеренчатыми или поршневыми, как и гидравлические насосы. Двигатели LSHT или низкоскоростные двигатели с высоким крутящим моментом доступны у некоторых производителей.Модифицированный электродвигатель лопаточного типа, называемый электродвигателем роторного упора, имеет более низкое трение и лучшее уплотнение, чем эквивалентный электродвигатель с крыльчаткой.

Различные области применения двигателей и отрасли

Среди двигателей переменного, постоянного, шестеренчатого, пневматического и гидравлического двигателей они обеспечивают вращательное движение, а шаговые, сервомоторы и линейные двигатели обеспечивают позиционирование. Электродвигатель переменного тока — вероятный выбор для привода насоса; двигатель постоянного тока хорошо подходит для привода барабана крана, где важна переменная скорость; мотор-редукторы выполняют те же функции, что и двигатели постоянного и переменного тока без покрытия, за исключением того, что они имеют встроенные редукторы; а воздушные и гидравлические двигатели удовлетворяют аналогичные потребности в ситуациях, когда электричество нецелесообразно или неприемлемо.

Позиционирование — это область трех других типов, что означает, что эти типы используются там, где элементы машин должны быть перемещены в точные места. В то время как машины вращательного движения охватывают весь спектр размеров от очень маленьких субфракционных единиц HP до самых больших машин, превышающих NEMA, шаговые, сервомоторы и линейные двигатели обычно достигают максимальной мощности в несколько лошадиных сил и превосходят в меньших размерах.

Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока широко используются в промышленности. В них используются роторы с короткозамкнутым ротором (бесщеточные), которые создают магнитные поля в обмотках полюсов, которые затем взаимодействуют с магнитными полями обмоток статора, вызывая вращение.Скорость двигателя переменного тока зависит от количества полюсов и частоты подаваемого напряжения, особенно часто встречаются 1800 (4-полюсный) и 3600 об / мин (2-полюсный). Фактическая скорость немного отстает от номинальной скорости вращающегося магнитного поля или линейной скорости и зависит от нагрузки. Синхронные двигатели переменного тока точно соответствуют скорости вращающегося поля независимо от нагрузки, но их применение обычно ограничивается особыми случаями, когда это важно, например, в двигателях-генераторах. Другой синхронный двигатель, так называемый двигатель переменного тока с постоянными магнитами, использует ту же технологию с постоянными магнитами, что и бесщеточные конструкции постоянного тока, для создания синхронных двигателей переменного тока, которые доступны в дробных и интегральных размерах л.с.Для этих двигателей требуются электронные приводы. Двигатели переменного тока по своей сути не подходят для управления скоростью, хотя существует ряд методов как в конструкции двигателя (с фазным ротором), так и в схеме контроллера, чтобы сделать возможным управление скоростью. Несколько обмоток — это один из способов получения двухскоростного асинхронного двигателя. Частотно-регулируемые приводы могут обеспечивать плавную регулировку скорости. Также доступны различные пускатели, такие как устройства плавного пуска, которые помогают снизить влияние запуска двигателя, например, на бутылки на конвейерной линии.

Другой двигатель переменного тока, получивший название универсального двигателя или двигателя переменного тока серии , используется во многих устройствах, таких как пылесосы, дрели, вакуумные системы и т. Д. Он имеет те же щетки и коммутатор, что и двигатель постоянного тока, но может работать от переменного тока. ток также, потому что направление переключения тока возбуждения в точности совпадает с направлением коммутируемого тока якоря. Они имеют тенденцию к шуму при работе и лучше всего подходят для периодического использования, например, в электроинструментах, из-за износа щеток, но они могут регулировать скорость.

Двигатели постоянного тока предлагают внутреннее регулирование скорости в силу своей конструкции и использования нечастотного постоянного тока в качестве движущей силы. В двигателе постоянного тока обычно используются щетки для подачи постоянного тока на ротор. Контролируя уровень постоянного напряжения, оператор может напрямую управлять скоростью двигателя. Двигатели постоянного тока этой конструкции, иногда называемые коллекторными двигателями для установленного на валу коммутатора, на котором движутся щетки, используются в автомобилях и в основном в небольших приложениях.В своих больших размерах они используются в приложениях, где регулирование скорости является обязательным: подъемники и краны, станки, прессы и т. Д. С появлением более сильных магнитов стали популярными двигатели постоянного тока с постоянными магнитами, которые обходятся без щеток. Эти двигатели несколько ограничены по размеру, примерно в одну лошадиную силу в верхней части, и для их электронного переключения требуются приводы. Прорези между зубьями обмотки статора вызывают явление, известное как «зубчатость», а конструкция без зазоров представляет собой попытку преодолеть это явление.Доступны определенные конструкции с постоянными магнитами, которые обеспечивают высокий крутящий момент на низких скоростях, например, двигатели BLDC типа «блины», которые особенно подходят для роботизированных приложений. Существуют также небольшие двигатели постоянного тока, называемые микродвигателями, которые используются в электронных устройствах и т.п., часто питающихся от батареи.

Мотор-редукторы доступны как блоки переменного тока, так и постоянного тока, как правило, в небольших размерах, где практично тесное соединение двигателя и коробки передач. Мотор-редукторы доступны с различными редукторами, такими как параллельный вал, прямой угол, планетарный редуктор и т. Д.

Шаговые двигатели предназначены для позиционирования. В их роторах используются постоянные магниты, которыми можно управлять через дискретные промежутки времени, возбуждая поле статора. Шаговый двигатель нуждается в контроллере / приводе для работы. Шаговые двигатели обычно имеют угол поворота 1,8 или менее градусов для каждого шага, но они могут быть дополнительно подразделены за счет использования так называемых микрошаговых контроллеров. Конструкция двигателя также играет роль в разрешающей способности шагового двигателя — количестве шагов на оборот — при этом 5-фазные двигатели предлагают большее количество шагов, чем 2-фазные двигатели.Шаговые двигатели обеспечивают относительно недорогой способ имитации позиционирования сервоприводов, хотя, как правило, им не хватает обратной связи по положению. Шаговые двигатели обычно могут удерживать нагрузку в остановленном состоянии, что является преимуществом для приложений позиционирования.

Серводвигатели — это позиционеры с истинной обратной связью, которые включают энкодеры для передачи информации о положении обратно на свои контроллеры. Они контролируют как скорость, так и точность за счет использования контуров обратной связи. Специальный серводвигатель, называемый моментным двигателем, предназначен для приложения крутящего момента к валу без необходимости его вращения, что может потребоваться для поддержания постоянного натяжения натяжного устройства полотна.Конструкция позволяет двигателю создавать крутящий момент при остановке без перегрева. Его также можно использовать для прямого доступа к индексным таблицам.

Линейные двигатели лучше всего рассматривать как роторные двигатели, которые были «развернуты» для создания роторов, движущихся по линейным путям. Обычно они управляются сервоприводом, но также могут быть основаны на шаговом двигателе и использоваться для позиционирования и точного управления скоростью, чего нельзя достичь с помощью более дешевых средств, таких как воздушные цилиндры и т. Д. Некоторые производители предлагают линейные двигатели, которые также могут вращаться.Как и для любого серво- или шагового двигателя, для линейных двигателей требуются электронные приводы / контроллеры.

Пневматические двигатели просто приводятся в действие воздухом, а не электричеством и обычно используются в пневматических инструментах, таких как пневматические ключи и т. Д. Пневматические двигатели используются там, где требуется постоянный крутящий момент, например, на приемных барабанах на машинах для обработки полотна. Они также используются во взрывоопасных средах, поскольку считаются искробезопасными. Скорость пневмодвигателя можно несколько изменить, дросселируя впускной клапан, что дает возможность бесплатно регулировать скорость, например, при использовании на подъемнике.

Гидравлические двигатели приводятся в действие гидравлической жидкостью и обычно используются на вращающихся элементах строительного оборудования, например, на колесных двигателях. Они мощные для своего размера, легко переворачиваются и регулируются по скорости. Для них требуются источники гидравлической энергии, которая на строительной технике с приводом от двигателя обычно осуществляется в виде гидравлических насосов / систем. Стационарные станции с меньшей вероятностью будут иметь гидравлическую энергию, доступную в качестве коммунальных услуг, поскольку они будут использовать сжатый воздух, но для них доступны так называемые гидравлические силовые агрегаты.

Соображения

Двигатели переменного и постоянного тока доступны в стандартных типоразмерах NEMA, что делает эти двигатели взаимозаменяемыми. Их иногда называют интегральными агрегатами высокого давления или просто средними машинами. Двигатели также бывают в виде дробных блоков HP, получивших название FHP или, проще говоря, малых, и имеют нестандартную конструкцию за пределами встроенных рамок NEMA, иногда называемых большими машинами. IEC предлагает аналогичные стандартизированные моторные корпуса и подразделения метрических размеров.

Варианты защиты

обычно указываются в одной из двух форм: кода или классификации NEMA и кода IEC.Большинство двигателей представляют собой полностью закрытые двигатели с вентиляторным охлаждением, сокращенно TEFC, но существует множество разновидностей от открытых, каплезащищенных (ODP) до полностью закрытых, невентилируемых (TENV). Код IEC обеспечивает аналогичную классификацию с помощью двузначного цифрового кода, первый из которых определяет защиту корпуса от твердых предметов, а второй — уровень защиты от проникновения влаги. Например, двигатель со степенью защиты IP67 считается пыленепроницаемым и водонепроницаемым. Погружные двигатели, охлаждаемые иммерсивной жидкостью, доступны для скважинных насосов и т.п.

NEMA также делает различие между двигателями, работающими в непрерывном и прерывистом режиме. Двигатель с прерывистым режимом работы спроектирован для нечастого использования с достаточным охлаждением между запусками, как это может быть в случае с воздушным компрессором нижнего уровня, который также имеет рабочий цикл менее 100%. Также существует пятибуквенная рейтинговая система NEMA для описания работы двигателя, например «A», которая может использоваться для вентилятора, который не нужно запускать под нагрузкой, или «C», который подходит для конвейер, который, вероятно, запустился бы под нагрузкой.

Эти же коды могут применяться и к другим типам двигателей, особенно к редукторным, шаговым и серводвигателям.

Варианты монтажа включают монтаж на основании или на лапах и лицевой монтаж. В первом варианте двигатели поддерживаются на собственных основаниях — часто на одной раме с приводным оборудованием, тогда как во втором варианте двигатели прикреплены к корпусам ведомого оборудования, что иногда используется с насосами. Некоторые двигатели специально разработаны для работы в вертикальной ориентации.Эти так называемые специализированные двигатели предназначены для привода насосов и особенно подходят для работы в ограниченном пространстве, например, на борту судов.

Номинальные скорости и мощность являются основными характеристиками для определения двигателей ротационного типа. Количество фаз тоже важно, обычно одна или три.

Важные атрибуты и критерии выбора

Тип двигателя

Для блоков переменного тока основной выбор — между асинхронными и синхронными машинами. Двигатели с тормозом — это асинхронные машины со встроенными тормозами, которые могут удерживать нагруженный двигатель на месте.Для машин постоянного тока основной выбор — между бесщеточными агрегатами и теми, которые используют щетки. Мотор-редукторы предлагают многие из этих вариантов.

Ориентация на отрасль / предполагаемое применение

Многие двигатели предназначены для использования в обычных условиях, в то время как некоторые из них обладают специальными функциями или характеристиками, позволяющими использовать их в определенных областях применения. NEMA определяет множество двигателей специального назначения, в том числе для вентиляторов и воздуходувок, деревообрабатывающих станков и т. Д. Производители часто классифицируют свои двигатели специального назначения по этим линиям, т.е.например, работа на ферме, система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, промывка и т. д. Специалисты по спецификации двигателей могут полагаться на эти атрибуты, чтобы сузить выбор, выходя за пределы диапазона двигателей общего назначения. Один пример — 400 Гц. двигатели, предназначенные для авиационной и космической техники. В некоторых приложениях, таких как вибраторы для погрузочно-разгрузочных работ, могут использоваться электрические или пневматические двигатели.

Вращение вала

Обычно трехфазные асинхронные двигатели реверсивны. Многие из них могут работать в противоположном направлении, переключая провода в месте их подключения к двигателю.Некоторые двигатели, особенно небольшие синхронные двигатели, используемые для управления заслонкой и т. Д., Являются однонаправленными, но часто могут быть указаны как вращение по часовой или против часовой стрелки. Вращение двигателя обычно определяется, если смотреть со стороны привода (DE), то есть конца двигателя на стороне нагрузки или соединенной стороне. Для нереверсивных двигателей постоянного тока, однофазных двигателей переменного тока, синхронных и универсальных двигателей обычное направление — CW.

Напряжение двигателя

Двигатели среднего напряжения обычно работают от 2300 или 4000 вольт.Меньшие трехфазные двигатели общего назначения могут работать от источников питания 208–230 или 460 В. Однофазные двигатели обычно работают от источника питания 115 или 230 В.

Расчетный класс по NEMA

NEMA поддерживает ряд номинальных характеристик двигателя, в которых указывается изоляция и превышение температуры, которое он должен выдерживать.

Конструкция вала

Валы двигателей и могут быть заказаны со шпоночными пазами или плоскими шлицами для крепления муфт и т. Д. Они также могут быть короче стандартных валов. Валы также могут иметь резьбу для крепления резьбовых соединений.

Ресурсы

Торговые ассоциации

Коды и стандарты

Стандартов на двигатели

слишком много, чтобы их перечислить, но читатель может обратиться к организациям по стандартизации, таким как NEMA, IEC и NFPA (Nat’l Fluid Power Assn.), За их исчерпывающими сборниками стандартов на двигатели. Выборка включает:

  • Гидравлический насос SAE J744 / Размеры опоры двигателя и привода
  • Двигатели и генераторы NEMA MG1
  • Малые электродвигатели NEMA SEM S1
  • IEC 60034 Вращающиеся электрические машины
  • NEMA ICS 16 Двигатели с управлением движением / положением, управление, обратная связь

Внешние ссылки

Сводка

Это руководство дает общее представление об электродвигателях и двигателях с гидравлическим приводом, а также об их выборе и использовании в различных средах.Для получения дополнительной информации о дополнительных продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Прочие изделия из двигателей

Больше от Machinery, Tools & Supplies

Электродвигатель

| Encyclopedia.com

Двигатель постоянного тока

Типы двигателей постоянного тока

Двигатели переменного тока

Принципы работы трехфазного двигателя

Ресурсы

Электродвигатель — это машина, используемая для преобразования электрической энергии в механическую.Электродвигатели важны для современной жизни, они используются в пылесосах, посудомоечных машинах, компьютерных принтерах, факсах, водяных насосах, производстве, автомобилях (как обычных, так и гибридных), станках, печатных станках, системах метро и т. Д.

Основные физические принципы работы электродвигателя известны как закон Ампера и закон Фарадея. Первая гласит, что электрический проводник, находящийся в магнитном поле, будет испытывать силу, если любой ток, протекающий через проводник, имеет компонент, расположенный под прямым углом к ​​этому полю.Изменение направления тока или магнитного поля приведет к возникновению силы, действующей в противоположном направлении. Второй принцип гласит, что если проводник перемещается через магнитное поле, то любой компонент движения, перпендикулярный этому полю, будет создавать разность потенциалов между концами проводника.

Электродвигатель состоит из двух основных элементов. Первый, статический компонент, который состоит из магнитных материалов и электрических проводников для создания магнитных полей желаемой формы, известен как статор .Второй, который также сделан из магнитных и электрических проводников для создания определенных магнитных полей, которые взаимодействуют с полями, создаваемыми статором, известен как ротор . Ротор содержит движущийся компонент двигателя, имеющий вращающийся вал для соединения с приводимой в действие машиной и некоторые средства поддержания электрического контакта между ротором и корпусом двигателя (обычно угольные щетки, прижатые к контактным кольцам). В процессе работы электрический ток, подаваемый на двигатель, используется для создания магнитных полей как в роторе, так и в статоре.Эти поля сталкиваются друг с другом, в результате чего ротор испытывает крутящий момент и, следовательно, вращается.

Электродвигатели делятся на две широкие категории, в зависимости от типа применяемой электроэнергии: двигатели постоянного (DC) и переменного тока (AC).

Первый электродвигатель постоянного тока был продемонстрирован Майклом Фарадеем в Англии в 1821 году. Поскольку единственными доступными электрическими источниками были электродвигатели постоянного тока, первые коммерчески доступные электродвигатели были электродвигателями постоянного тока, которые стали популярными в 1880-х годах.Эти двигатели использовались как для маломощных, так и для больших мощностей, таких как электрические уличные железные дороги. Только в 1890-х годах, когда появилась электроэнергия переменного тока, двигатель переменного тока был разработан, в первую очередь, корпорациями Westinghouse и General Electric. В течение этого десятилетия было решено большинство проблем, связанных с однофазными и многофазными двигателями переменного тока. Следовательно, все основные характеристики электродвигателей были разработаны к 1900 году.

Работа двигателя постоянного тока зависит от взаимодействия полюсов статора с частью ротора или якоря.Статор содержит четное количество полюсов переменной магнитной полярности, каждый полюс состоит из электромагнита, образованного из обмотки полюса, намотанной на сердечник полюса. Когда через обмотку протекает постоянный ток, создается магнитное поле. Якорь также содержит обмотку, в которой ток течет в указанном направлении. Этот ток якоря взаимодействует с магнитным полем в соответствии с законом Ампера, создавая крутящий момент, который поворачивает якорь.

Если бы обмотки якоря вращались вокруг следующего полюсного наконечника противоположной полярности, крутящий момент работал бы в противоположном направлении, останавливая якорь.Чтобы предотвратить это, ротор содержит коммутатор, который изменяет направление тока якоря для каждого полюсного наконечника, мимо которого вращается якорь, таким образом гарантируя, что в обмотках, проходящих, например, через полюс северной полярности, будет течь ток. в том же направлении, в то время как обмотки, проходящие через южные полюса, будут иметь противоположный ток, чтобы создать крутящий момент в том же направлении, что и крутящий момент, создаваемый северными полюсами. Коммутатор обычно состоит из разъемного контактного кольца, по которому движутся щетки, протекающие по постоянному току.

Вращение обмоток якоря через поле статора создает на якоре напряжение, известное как противо-ЭДС (электродвижущая сила), поскольку оно противодействует приложенному напряжению: это следствие закона Фарадея. Величина противо-ЭДС зависит от напряженности магнитного поля и скорости вращения якоря. При первоначальном включении двигателя постоянного тока нет встречной ЭДС, и якорь начинает вращаться. Счетчик ЭДС увеличивается с вращением.Действующее напряжение на обмотках якоря — это приложенное напряжение за вычетом противо-ЭДС.

Двигатели постоянного тока встречаются чаще, чем мы думаем. Автомобиль может иметь до 20 двигателей постоянного тока для привода вентиляторов, сидений и окон. Они бывают трех разных типов, классифицируемых в зависимости от используемой электрической схемы. В параллельном двигателе якорь и обмотка возбуждения соединены параллельно, поэтому токи через каждую из них относительно независимы. Ток через обмотку возбуждения можно регулировать с помощью реостата возбуждения (переменного резистора), что позволяет изменять скорость двигателя в широких пределах в широком диапазоне условий нагрузки.Этот тип двигателя используется для привода станков или вентиляторов, для которых требуется широкий диапазон скоростей.

В последовательном двигателе обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря, что приводит к очень высокому пусковому крутящему моменту, поскольку как ток якоря, так и напряженность поля максимальны. Однако, как только якорь начинает вращаться, противо-ЭДС снижает ток в цепи, тем самым уменьшая напряженность поля. Серийный двигатель используется там, где требуется большой пусковой крутящий момент, например, в автомобильных стартерах, кранах и подъемниках.

Составной двигатель представляет собой комбинацию последовательного и параллельного двигателей с параллельными и последовательными обмотками возбуждения. Этот тип двигателя имеет высокий пусковой момент и способность изменять скорость и используется в ситуациях, требующих обоих этих свойств, таких как пробивные прессы, конвейеры и лифты.

Двигатели переменного тока встречаются гораздо чаще, чем двигатели постоянного тока, потому что почти все системы электроснабжения работают с переменным током. Существует три основных типа двигателей: многофазные асинхронные, многофазные синхронные и однофазные.Поскольку трехфазные источники питания являются наиболее распространенными многофазными источниками, большинство многофазных двигателей работают от трехфазных. Трехфазные источники питания широко используются в коммерческих и промышленных условиях, тогда как однофазные источники питания почти всегда используются в домашних условиях.

Основное различие между двигателями переменного и постоянного тока заключается в том, что магнитное поле, создаваемое статором, вращается в корпусе переменного тока. Через клеммы вводятся три электрические фазы, каждая фаза питает отдельный полюс поля. Когда каждая фаза достигает своего максимального тока, магнитное поле на этом полюсе достигает максимального значения.По мере уменьшения тока уменьшается и магнитное поле. Поскольку каждая фаза достигает своего максимума в разное время в пределах цикла тока, тот полюс поля, магнитное поле которого является наибольшим, постоянно изменяется между тремя полюсами, в результате чего магнитное поле, видимое ротором, вращается. Скорость вращения магнитного поля, известная как синхронная скорость, зависит от частоты источника питания и количества полюсов, создаваемых обмоткой статора. Для стандартного источника питания 60 Гц, используемого в США, максимальная синхронная скорость составляет 3 600 об / мин.

В трехфазном асинхронном двигателе обмотки ротора не подключены к источнику питания, а

Ключевые термины

AC — Переменный ток, при котором ток, проходящий через цепь, меняет направление потока через равные промежутки времени.

DC— Постоянный ток, при котором ток в цепи примерно постоянен во времени.

Ротор — Та часть электродвигателя, которая может свободно вращаться, включая вал, якорь и связь с машиной.

Статор — Та часть электродвигателя, которая не может вращаться, включая катушки возбуждения.

Крутящий момент — Способность или сила, необходимые для поворота или скручивания вала или другого объекта.

— это, по сути, короткие замыкания. Самый распространенный тип обмотки ротора, обмотка с короткозамкнутым ротором, очень похожа на ходовое колесо, используемое в клетках для домашних песчанок. Когда двигатель изначально включен, а ротор неподвижен, проводники ротора испытывают изменяющееся магнитное поле, перемещающееся с синхронной скоростью.Согласно закону Фарадея, эта ситуация приводит к индукции токов вокруг обмоток ротора; величина этого тока зависит от импеданса обмоток ротора. Поскольку условия для работы двигателя теперь выполнены, то есть проводники с током находятся в магнитном поле, ротор испытывает крутящий момент и начинает вращаться. Ротор никогда не может вращаться с синхронной скоростью, потому что не будет относительного движения между магнитным полем и обмотками ротора, и ток не может быть индуцирован.Асинхронный двигатель имеет высокий пусковой момент.

В двигателях с короткозамкнутым ротором скорость двигателя определяется нагрузкой, которую он передает, и числом полюсов, создающих магнитное поле в статоре. Если некоторые полюса включаются или выключаются, скорость двигателя можно регулировать с приращением. В двигателях с фазным ротором сопротивление обмоток ротора может быть изменено извне, что изменяет ток в обмотках и, таким образом, обеспечивает непрерывное регулирование скорости.

Трехфазные синхронные двигатели сильно отличаются от асинхронных двигателей.В синхронном двигателе ротор использует катушку под напряжением постоянного тока для создания постоянного магнитного поля. После того, как ротор приближается к синхронной скорости двигателя, северный (южный) полюс магнита ротора блокируется с южным (северным) полюсом вращающегося поля статора, и ротор вращается с синхронной скоростью. Ротор синхронного двигателя обычно включает в себя обмотку с короткозамкнутым ротором, которая используется для запуска вращения двигателя до подачи питания на катушку постоянного тока. Беличья клетка не действует на синхронных скоростях по причине, описанной выше.

Однофазные асинхронные двигатели и синхронные двигатели, используемые в большинстве бытовых ситуаций, работают по принципам, аналогичным описанным для трехфазных двигателей. Однако для создания пусковых моментов необходимо внести различные модификации, поскольку одна фаза не будет генерировать только вращающееся магнитное поле. Следовательно, в асинхронных двигателях используются конструкции с разделенной фазой, конденсаторным пуском или с экранированными полюсами. Небольшие синхронные однофазные двигатели, используемые для таймеров, часов, магнитофонов и т. П., Основаны на конструкциях с реактивным сопротивлением или гистерезисом.

КНИГИ

Красильщик. Катушки силы тока: как они сделаны и как используются: с описанием электрического света, электрических звонков, электродвигателей, телефона, микрофона и фонографа . Бостон: Adamant Media Corporation, 2005.

Эмади, Али. Энергоэффективные электродвигатели . Нью-Йорк: CRC, 2004.

Hughes, Austin. Электродвигатели и приводы . Оксфорд, Великобритания: Newnes, 2005.

Иэн А. Макинтайр

Типы электродвигателей — Thomson Lamination Company, Inc.

Электродвигатели

можно найти во многих сферах применения: от обычных предметов домашнего обихода до различных видов транспорта и даже передовых аэрокосмических приложений. Здесь мы делимся руководством, которое поможет вам лучше понять доступные варианты.

Электродвигатели и генераторы

Электродвигатели и генераторы представляют собой электромагнитные устройства с обмоткой якоря или ротором, который вращается внутри обмотки возбуждения или статора; однако у них противоположные функции.Генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую, а двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую.

Два типа электродвигателей

Обмотка возбуждения в электродвигателях обеспечивает электрический ток для создания фиксированного магнитного поля, которое обмотка якоря использует для создания крутящего момента на валу двигателя. Различия между различными типами электродвигателей связаны с их уникальной работой, напряжением и требованиями к применению. Существует как минимум дюжина различных типов электродвигателей, но есть две основные классификации: переменного тока (AC) или постоянного тока (DC).То, как обмотки в двигателях переменного и постоянного тока взаимодействуют друг с другом для создания механической силы, создает дополнительные различия в каждой из этих классификаций.

Двигатели постоянного тока

Матовые двигатели

Щеточные двигатели состоят из четырех основных компонентов:

  • Статор
  • Ротор или якорь
  • Кисти
  • Коммутатор

Существует четыре основных типа щеточных двигателей, в том числе:

  • Двигатели серии. Статор включен последовательно или идентичен ротору, поэтому их токи возбуждения идентичны. Характеристики: используется в кранах и лебедках, большой крутящий момент на низкой скорости, ограниченный крутящий момент на высокой скорости.
  • Параллельные двигатели. Катушка возбуждения параллельна (шунтируется) ротору, благодаря чему ток двигателя равен сумме двух токов. Характеристики: используется в промышленности и автомобилестроении, отличный контроль скорости, высокий / постоянный крутящий момент на низких скоростях.
  • Кумулятивные составные двигатели. Этот тип сочетает в себе аспекты как последовательного, так и закрытого типов, делая ток двигателя равным сумме как последовательных, так и шунтирующих токов поля. Характеристики: используется в промышленности и автомобилестроении, объединяет преимущества как серийных, так и параллельных двигателей.
  • Двигатели PMDC (постоянный магнит). Самый распространенный тип щеточных электродвигателей, электродвигатели с постоянным постоянным током, в которых для создания поля статора используются постоянные магниты. Характеристики: используется в коммерческом производстве игрушек и бытовой техники, дешевле в производстве, хороший крутящий момент на нижнем конце, ограниченный крутящий момент на верхнем конце.
Бесщеточный

Двигатели категории бесколлекторных не имеют коллектора и щеток. Вместо этого ротор представляет собой постоянный магнит, а катушки находятся на статоре. Вместо того, чтобы управлять магнитными полями на роторе, бесщеточные двигатели управляют магнитными полями статора, регулируя величину и направление тока в катушках. Одним из основных преимуществ бесщеточных двигателей является их эффективность, которая позволяет лучше контролировать и производить крутящий момент в более компактной сборке.

Двигатели переменного тока

Двигатели, относящиеся к классификации двигателей переменного тока, бывают синхронными или асинхронными, которые в первую очередь различаются по скорости ротора относительно скорости статора. Скорость ротора относительно статора в синхронном двигателе равна, но скорость ротора меньше, чем его синхронная скорость в асинхронном двигателе. Кроме того, синхронные двигатели имеют нулевое скольжение и требуют дополнительного источника питания, в то время как асинхронные или асинхронные двигатели имеют скольжение и не требуют вторичного источника питания.

Синхронный двигатель

Синхронный двигатель — это машина с двойным возбуждением, то есть он имеет два электрических входа. В обычном трехфазном синхронном двигателе один вход, обычно трехфазный переменный ток, питает обмотку статора, создавая трехфазный вращающийся магнитный поток. Питание ротора обычно осуществляется постоянным током, который возбуждает или запускает ротор. Как только поле ротора сцепляется с полем статора, двигатель становится синхронным.

Асинхронный (индукционный)

В отличие от синхронных двигателей, асинхронные двигатели позволяют запускать асинхронные двигатели, подавая питание на статор без подачи питания на ротор.Асинхронные двигатели имеют конструкцию с возбуждением или с короткозамкнутым ротором. Некоторые примеры асинхронных асинхронных двигателей включают:

  • Индукционные двигатели с конденсаторным пуском. Это однофазный двигатель с ротором и двумя обмотками статора, запускаемый конденсатором. Их использование включает компрессоры и насосы в холодильниках и системах переменного тока с частым запуском и остановом.
  • Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Трехфазное питание создает магнитное поле в обмотке статора в этом двигателе, который включает в себя ротор с короткозамкнутым ротором, сделанный из листовой стали с высокой проводимостью.Это недорогие, низкие эксплуатационные расходы и высокоэффективные двигатели, используемые в центробежных насосах, промышленных приводах, больших нагнетателях и вентиляторах, станках, токарных станках и другом токарном оборудовании.
  • Двигатели с двойным короткозамкнутым ротором. Эти двигатели решают проблемы с низким пусковым крутящим моментом в двигателях с короткозамкнутым ротором. Их конструкция уравновешивает отношение реактивного сопротивления к сопротивлению между внешней и внутренней клеткой, увеличивая пусковой крутящий момент при сохранении общей эффективности.

Щелкните, чтобы развернуть

Идентификация электродвигателя

Выбор двигателя, наиболее подходящего для конкретного применения, зависит от четырех характеристик:

  • Мощность и скорость
  • Рама двигателя
  • Требования к напряжению
  • Корпуса и монтажные позиции

Металлическая табличка, прикрепленная к двигателю, содержит важную информацию, относящуюся к этим характеристикам, за исключением информации о корпусе.

Номинальная мощность и скорость электродвигателя

И номинальная мощность, и номинальная частота вращения (об / мин) должны соответствовать требованиям к нагрузке для установленного приложения. Двигатели бывают разных категорий мощности, в том числе: дробные двигатели (от 1/20 до 1 л.с.), встроенные двигатели (от 1 до 400 л.с.) и большие двигатели (от 100 до 50 000 л.с.). Номинальные значения частоты вращения включают 3600 об / мин (2 полюса), 1800 об / мин (4 полюса) и 1200 об / мин (6 полюсов).

Рама электродвигателя

Размер рамы двигателя не указывает на его рабочие характеристики, особенно на номинальную мощность в лошадиных силах.Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) разработала номера корпусов, соответствующие монтажным размерам, с их цифрами, относящимися к их размеру «D» или расстоянию от центра вала до центра нижней части крепления. Как правило, двухзначные метки предназначены для дробных двигателей, но в них могут быть встроены двигатели большей мощности.

Требования к напряжению

Напряжение, частота и фаза — все это часть требований к напряжению. В большинстве случаев в Северной Америке и Европе трехфазные двигатели оснащены дисплеями с двойным напряжением, например 230/460.Стандартная рабочая частота для большинства электродвигателей составляет 60 Гц, хотя в Европе распространены двигатели с частотой 50 Гц. Это изменение в герцах указывает на то, что двигатель будет работать со скоростью 5/6 от нормальной скорости вращения. Фаза — это последний бит информации, включенный в требования к напряжению двигателя, указывающий тип требуемого источника питания, например трехфазный, однофазный и постоянный ток.

Корпуса и монтажные позиции

Информация о корпусе зависит от среды, в которой установлен двигатель.Есть две основные категории корпусов: открытые двигатели и закрытые двигатели.

Открытые двигатели

Открытые двигатели применяются в относительно чистых и сухих помещениях, что важно, поскольку открытые кожухи двигателей обеспечивают циркуляцию воздуха через обмотки.

Закрытые двигатели

Эти типы не допускают свободного воздухообмена между внешней и внутренней частью двигателя. Различия в герметичности корпуса и характеристиках охлаждения дополнительно различают двигатели закрытого типа, в том числе:

  • Полностью закрытый вентилятор с охлаждением (TEFC)
  • Полностью закрытые, невентилируемые (TENV)
  • Полностью закрытый воздуховод (TEAO)
  • Полностью закрытая промывка (TEWD)
  • Взрывозащищенные корпуса (EXPL)
  • Опасная зона (HAZ)

Найдите электродвигатель, наиболее подходящий для вашего применения

Thomson Lamination Company — ведущий производитель штампованных компонентов для ламинирования двигателей, способный производить большие партии пластин ротора и статора из металлов с высокой проводимостью.

Ознакомьтесь с нашими возможностями по производству ламинации или свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о наших решениях для ламинирования с электродвигателем.

Как работают моторы и как выбрать мотор для любого проекта

Как работают двигатели и как выбрать правильный двигатель

Моторы можно найти практически везде. Это руководство поможет вам изучить основы электродвигателей, доступные типы и способы выбора правильного электродвигателя. Основные вопросы, на которые нужно ответить при принятии решения о том, какой двигатель лучше всего подходит для применения, — это какой тип выбрать и какие характеристики имеют значение.

Как работают моторы?

Электродвигатели работают, преобразуя электрическую энергию в механическую энергию для создания движения. Сила создается внутри двигателя за счет взаимодействия между магнитным полем и переменным (AC) или постоянным (DC) током обмотки. С увеличением силы тока увеличивается и сила магнитного поля. Помните о законе Ома (V = I * R); напряжение должно увеличиваться, чтобы поддерживать тот же ток при увеличении сопротивления.

Электродвигатели имеют множество применений.Обычные промышленные применения включают воздуходувки, станки и электроинструменты, вентиляторы и насосы. Любители обычно используют двигатели в небольших приложениях, требующих движения, таких как робототехника или модули с колесами.

Типы двигателей:

Есть много типов двигателей постоянного тока , но наиболее распространены щеточные или бесщеточные. Также существуют вибрационные двигатели, шаговые двигатели и серводвигатели.

Щеточные двигатели постоянного тока являются одними из самых простых и используются во многих бытовых приборах, игрушках и автомобилях.Они используют контактные щетки, которые подключаются к коммутатору для изменения направления тока. Они недороги в производстве, просты в управлении и обладают отличным крутящим моментом на низких скоростях (измеряется в оборотах в минуту или об / мин). Несколько недостатков заключаются в том, что они требуют постоянного обслуживания для замены изношенных щеток, имеют ограниченную скорость из-за нагрева щеток и могут создавать электромагнитный шум из-за искрения щеток.


Щеточный двигатель постоянного тока

Бесщеточные двигатели постоянного тока используют постоянные магниты в роторном узле.Они популярны на рынке хобби для применения в самолетах и ​​наземных транспортных средствах. Они более эффективны, требуют меньше обслуживания, производят меньше шума и имеют более высокую удельную мощность, чем щеточные двигатели постоянного тока. Они также могут производиться серийно и напоминать двигатель переменного тока с постоянной частотой вращения, за исключением того, что они питаются от постоянного тока. Однако есть несколько недостатков, в том числе то, что ими трудно управлять без специального регулятора, и они требуют низких пусковых нагрузок и специализированных редукторов в приводных приложениях, что приводит к их более высоким капитальным затратам, сложности и экологическим ограничениям.


Бесщеточный двигатель постоянного тока

Вибрационные двигатели используются в приложениях, требующих вибрации, например, в мобильных телефонах или игровых контроллерах. Они генерируются электродвигателем и имеют несбалансированную массу на приводном валу, которая вызывает вибрацию. Их также можно использовать в неэлектронных зуммерах, которые вибрируют для звуковой сигнализации или для сигналов тревоги или дверных звонков.


Вибрационный двигатель

Когда требуется точное позиционирование, шаговые двигатели — ваш друг.Они используются в принтерах, станках и системах управления технологическими процессами и рассчитаны на высокий удерживающий момент, что дает пользователю возможность переходить от одного шага к другому. У них есть система контроллера, которая определяет положение посредством сигнальных импульсов, отправляемых драйверу, который интерпретирует их и передает пропорциональное напряжение на двигатель. Их относительно просто изготовить и контролировать, но они постоянно потребляют максимальный ток. Расстояние небольшого шага ограничивает максимальную скорость, и шаги можно пропустить при высоких нагрузках.


Шаговый двигатель

Серводвигатели — еще один популярный двигатель на рынке хобби, который используется для неточного управления положением. Их популярные приложения включают приложения дистанционного управления, такие как игрушечные радиоуправляемые автомобили и робототехника. Они состоят из двигателя, потенциометра и схемы управления и в основном управляются с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ), посредством отправки электрических импульсов на провод управления. Сервоприводы могут быть как переменного, так и постоянного тока. Сервоприводы переменного тока могут справляться с более высокими скачками тока и используются в промышленном оборудовании, тогда как сервоприводы постоянного тока предназначены для небольших любительских приложений.Чтобы узнать больше о сервомоторах, ознакомьтесь с нашей статьей Как работают серводвигатели .

Существует три основных типа двигателей переменного тока: асинхронные, синхронные и промышленные. Асинхронные двигатели
называются асинхронными, поскольку они не вращаются с одинаковой постоянной скоростью или не медленнее, чем указанная частота. Скольжение , разница между фактической и синхронной скоростью, необходима для создания крутящего момента , крутящего момента, вызывающего вращение, в асинхронных двигателях.Магнитное поле, окружающее ротор этих двигателей, создается индуцированным током.

Ротор синхронных двигателей вращается с постоянной скоростью при подаче переменного тока. Их магнитное поле создается постоянными магнитами. Промышленные двигатели предназначены для трехфазных систем с высокой мощностью, таких как конвейеры или воздуходувки. Двигатели переменного тока также можно найти в бытовой технике и других приложениях, таких как часы, вентиляторы и дисководы.

Что нужно учитывать при покупке мотора:

При выборе двигателя необходимо обратить внимание на несколько характеристик, но наиболее важными являются напряжение, ток, крутящий момент и скорость (об / мин).

Ток питает двигатель, и слишком большой ток приведет к его повреждению. Для двигателей постоянного тока важны рабочий ток и ток остановки. Рабочий ток — это средняя величина тока, которую двигатель может потреблять при типичном крутящем моменте. Ток останова обеспечивает достаточный крутящий момент для двигателя, чтобы работать со скоростью останова, или 0 об / мин. Это максимальный ток, который двигатель может потреблять, а также максимальная мощность, умноженная на номинальное напряжение. Радиаторы важны, если двигатель постоянно работает или работает с напряжением выше номинального, чтобы катушки не плавились.

Напряжение используется для поддержания протекания чистого тока в одном направлении и для преодоления обратного тока. Чем выше напряжение, тем выше крутящий момент. Номинальное напряжение двигателя постоянного тока указывает на наиболее эффективное напряжение во время работы. Обязательно подайте рекомендованное напряжение. Если вы приложите слишком мало вольт, двигатель не будет работать, тогда как слишком большое напряжение может привести к короткому замыканию обмоток, что приведет к потере мощности или полному разрушению.

Рабочие значения и значения остановки также необходимо учитывать с крутящим моментом.Рабочий крутящий момент — это величина крутящего момента, которую двигатель был спроектирован для обеспечения, а крутящий момент при остановке — это величина крутящего момента, создаваемая при подаче мощности от скорости остановки. Вы всегда должны смотреть на требуемый рабочий крутящий момент, но в некоторых случаях вам потребуется знать, насколько далеко вы можете толкнуть двигатель. Например, для колесного робота хороший крутящий момент равен хорошему ускорению, но вы должны убедиться, что крутящий момент сваливания достаточно высок, чтобы поднять вес робота. В этом случае крутящий момент важнее скорости.

Скорость или скорость (об / мин) может быть сложной для двигателей. Общее правило состоит в том, что двигатели наиболее эффективно работают на самых высоких скоростях, но это не всегда возможно, если требуется передача. Добавление шестерен снизит эффективность двигателя, поэтому примите во внимание снижение скорости и крутящего момента.

Это основные принципы, которые следует учитывать при выборе двигателя. Подумайте о назначении приложения и о том, какой ток он использует, чтобы выбрать подходящий тип двигателя. Технические характеристики приложения, такие как напряжение, ток, крутящий момент и скорость, будут определять, какой двигатель является наиболее подходящим, поэтому обязательно обратите внимание на его требования.

Есть ли у вас дополнительные советы по выбору двигателей? Дайте нам знать по телефону [адрес электронной почты защищен] .

Электродвигатель — Технический центр Эдисона

В электродвигатель был впервые разработан в 1830-х годах, через 30 лет после первая батарея. Интересно, что мотор был разработан до появления первых динамо-машина или генератор.

Выше: Первый мотор Davenport

1.) История и изобретатели:

1834 — Томас Дэвенпорт из Вермонта разработал первый настоящий электродвигатель («настоящее» значение достаточно мощный, чтобы выполнить задачу) хотя Джозеф Генри и Майкл Фарадей создал ранние устройства движения с использованием электромагнитных полей. Ранние «моторы» создавали вращающиеся диски или рычаги, которые качался взад и вперед. Эти устройства не могли сделать никакой работы для человечества но были важны для того, чтобы проложить путь к лучшим двигателям в будущем.Различные двигатели Давенпорта были возможность запускать модельную тележку по круговой колее и другие задачи. Позже тележка оказалась первым важным приложением. электроэнергии (это была не лампочка). Рудиментарный полноразмерные электрические тележки были наконец построены через 30 лет после смерти Давенпорта в 1850-х годах.

Мировой удар электродвигателя до лампочек:
Тележки и подключенные энергосистемы стоили очень дорого. строили, но перевозили миллионы людей на работу в 1880-е годы.До того как рост электросети в 1890-х гг. большинство людей (средний и низкие классы) даже в городах не было электрического света в дом.

Только в 1873 году электродвигатель наконец добился коммерческого успеха. С 1830-х годов тысячи инженеров-первопроходцев улучшили двигатели и создали много вариаций. См. Другие страницы для получения более подробной информации об огромной истории электродвигателя.

Выводы двигателя к генератору:
После слабые электродвигатели были разработаны Фарадеем и Генри, другой Первопроходец по имени Ипполит Пикси выяснил это, запустив двигатель в обратном направлении он мог создавать импульсы электричества. К 1860-м годам разрабатывались мощные генераторы. Электротехническая промышленность не могла начаться, пока генераторы были разработаны, потому что батареи не были экономичным способом получения энергии потребности общества.Подробнее о генераторах и динамо здесь>

2.) Как работают моторы

Электродвигатели могут работать от переменного (AC) или постоянного (DC) тока. Двигатели постоянного тока были разработаны первыми и имеют определенные преимущества и недостатки. Каждый тип мотора работает по-разному, но все они используют силу электромагнитного поля. Мы поговорим об основных принципах электромагнитных полей. в двигателях, прежде чем вы сможете перейти к различным типам двигателей.

переменного тока электродвигатели используют вторичную и первичную обмотку (магнит), первичную подключен к сети переменного тока (или непосредственно к генератору) и находится под напряжением. Вторичный получает энергию от основного, не касаясь его напрямую. Это делается с помощью сложные явления, известные как индукция.

Справа: инженер работает над кастомными модификациями дрона-октокоптера.Восемь крошечных DC двигатели создают достаточно мощности, чтобы поднимать фунты полезной нагрузки. Более новые конструкции двигателей, подобные этому, используют редкоземельные металлы в статоре для создания более сильных магнитных полей в небольших и легких пакеты.

Выше: универсальный двигатель, обычно используемый в большинстве электроинструментов.Имеет тяжелый плотный ротор. Выше: асинхронный двигатель может иметь «беличью клетку» или полый вращающийся катушка или тяжелый якорь.

2.a) Детали электродвигателя:

Есть много видов электродвигателей, но в целом они имеют похожие детали. Каждый мотор имеет статор , который может быть постоянным магнитом (как показано выше в «универсальном двигателе») или намотанными изолированными проводами. (электромагнит, как на фото вверху справа).Ротор находится посередине (большую часть времени) и подвержен к магнитному полю создается статором. Ротор вращается, поскольку его полюса притягиваются и отталкиваются полюсами статора. Смотрите наши видео ниже, показывающее, как это работает. В этом видео рассматривается бесщеточный двигатель постоянного тока, ротор которого находится снаружи, в других двигателях. тот же принцип обратный, с электромагнитами снаружи. Видео (1 минута):

Мощность мотора:
Сила двигателя (крутящий момент) определяется напряжением и длина провода электромагнита в статоре, чем длиннее провод (что означает больше катушек в статоре), тем сильнее магнитное поле.Это означает больше мощности для повернуть ротор. Смотрите наше видео, которое относится как к генераторам, так и к двигателям. Узнать больше.

Арматура — вращающаяся часть двигателя — это раньше называлось ротором, это поддерживает вращающиеся медные катушки. На фото ниже вы не видите катушки, потому что они плотно заправлены в якорь. Гладкий корпус защищает катушки от повреждений.

Статор — Корпус и катушки, составляющие внешнюю часть двигателя. В статор создает стационарное магнитное поле.

Выше: В этом статоре отчетливо видны четыре отдельные катушки (якорь был удалено)

Обмотка или «Катушка» — медные провода, намотанные на сердечник, для создания или получить электромагнитную энергию.

Провода, используемые в обмотки ДОЛЖНЫ быть изолированы. На некоторых фото вы увидите, что выглядит как обмотки из голого медного провода, это не так, это просто эмалированная с прозрачным покрытием.

Медь это самый распространенный материал для обмоток. Алюминий также используется но должен быть толще, чтобы нести такую ​​же электрическую безопасно загружать.Медные обмотки позволяют использовать двигатель меньшего размера. Подробнее о меди>

Перегорание мотора, устранение неисправностей:
Если двигатель работает слишком долго или с чрезмерной нагрузки, он может «сгореть». Это означает, что высокая температура вызвала изоляция обмотки может сломаться или оплавиться, а затем обмотки закорочены когда они касаются друг друга, и двигатель выходит из строя. Вы также можете сжечь двигатель, подав на него большее напряжение, чем обмоточные провода рассчитаны на.В этом случае проволока расплавится в самом слабом месте, разорвав соединение. Ты можешь проверьте двигатель, чтобы увидеть, не перегорел ли он таким образом, проверив сопротивление (сопротивление) с помощью мультиметра. Как правило, при проверке двигателя вы должны искать черные метки на обмотках.


Squirrel Cage — вторая катушка в асинхронном двигателе, см. Ниже чтобы увидеть, как это работает
Индукция — генерация электродвижущей силы в замкнутом цепь изменяющимся магнитным потоком через цепь.В сети переменного тока уровень мощности повышается и понижается, это заряжает обмотку на момент создания магнитного поля. Когда мощность падает в цикле магнитное поле не может поддерживаться, и оно схлопывается. Это действие передает мощность через магнетизм на другую обмотку или катушку. УЧИТЬ БОЛЬШЕ об индукции здесь.

3.) Типы электродвигателей переменного тока

Двигатели переменного тока:

3.а) Индукция Двигатель
3.b) Универсальный двигатель (можно использовать постоянный или переменный ток)
3.c) Синхронные двигатели
3.d) Двигатели с экранированными полюсами


См. Нашу страницу, посвященную асинхронным двигателям, здесь>

Это мощный двигатель, который можно использовать с мощность переменного и постоянного тока.

Преимущества :
-Высокий пусковой крутящий момент и небольшой размер (хорошо для обычного использования в бытовые электроинструменты)
-Может работать на высоких скоростях (отлично подходит для стиральных машин и электродрелей)

Недостатки:
— Щетки со временем изнашиваются

Использует: приборы, ручной электроинструмент

Посмотреть видео ниже:


3.в) синхронный Моторы (Selsyn Motor)

Этот мотор аналогичен асинхронному двигателю, за исключением того, что он движется с частотой сети.

Selsyn Motor был разработан в 1925 году и сейчас известен как Synchro. Узнать больше о их здесь .


Преимущества: Обеспечивает постоянную скорость, которая определяется количество полюсов и частота подаваемого переменного тока.
Недостатки: Не может работать с переменным крутящим моментом, этот двигатель будет остановиться или «вытащить» с заданным крутящим моментом.
Использует: часы использует синхронные двигатели для обеспечения точной скорости вращения для Руки. Это аналог двигателя , и хотя скорость точна, шаговый двигатель лучше подходит для работы с компьютерами, так как он функционирует на жестких «ступенях» разворота.

Этот мотор одинарный фазный двигатель переменного тока.Имеет только одну катушку с поворотным валом. в центре, отставание потока, проходящего вокруг катушки, вызывает сила магнита, чтобы двигаться по катушке. Это получает центральный вал с вращением вторичной обмотки.

Цилиндр изготовлен из стали и имеет медные стержни, встроенные по длине в цилиндр поверхность.


Преимущества: достигает высокого уровня крутящего момента, когда ротор начал быстро вращаться.
Используется в вентиляторах, бытовой технике

Недостатки: медленный запуск, низкий крутящий момент для запуска. Используется в вентиляторах, обратите внимание на медленный старт фанатов.
Этот двигатель также используется для слива стиральных машин, открывателей консервных банок и прочая бытовая техника.
Другие виды двигателей лучше подходят для более мощных нужд выше 125 Вт.

Посмотреть видео ниже:


4.) Двигатели постоянного тока (DC):

Двигатели постоянного тока были первым видом электродвигателей. Обычно они составляют 75-80% эффективный. Они хорошо работают на регулируемых скоростях и обладают большим крутящим моментом.

4.a) Общая информация
4.b) Щеточные двигатели постоянного тока
4.b.1) Двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой
4.b.2) Двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой
4.b.3) Двигатели-блины
4.b.4) Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом
4.b.5) С раздельным возбуждением (Sepex)
4.c) Бесщеточные двигатели постоянного тока
4.c.1) Шаговый двигатель
4.c.2) Двигатели постоянного тока без сердечника / без сердечника


Матовый Двигатели постоянного тока:

Первый DC двигатели использовали щетки для передачи тока на другую сторону двигателя. Кисть названа так потому, что сначала имела форму метлы.Маленькие металлические волокна терлись о вращающуюся часть двигателя. поддерживать постоянный контакт. Проблема с кистями в том, что они изнашиваются со временем из-за механики. Кисти будут создавать искры из-за трения. Парки часто плавили изоляцию и становились причиной коротких замыканий. в арматуре и даже переплавил коммутатор.

Первые моторы использовались на уличных железных дорогах.

Использует сплит кольцевой коммутатор со щетками.
Преимущества:
-Используется во множестве приложений, имеет простой контроль скорости с помощью уровня напряжения для управления.
-Имеет высокий пусковой момент (мощный пуск)
Ограничения: щетки создают трение и искры, это может привести к перегреву устройство и плавить / сжигать щетки, поэтому максимальная скорость вращения ограничено. Искры также вызывают радиочастоты. вмешательство. (RFI)

Есть пять типов двигателей постоянного тока со щетками:
Двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой
Двигатель с обмоткой серии постоянного тока
Составной двигатель постоянного тока — совокупный составной и дифференциально составной
Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом
Двигатель с независимым возбуждением
Двигатель-блинчик

Бесщеточный Двигатели постоянного тока:

Щетка заменен внешним электрическим выключателем, который синхронизируется с положение двигателя (он изменит полярность по мере необходимости, чтобы сохранить вал двигателя вращается в одном направлении)
— Более эффективен, чем щеточные двигатели
— Используется, когда контроль скорости должен быть точным (например, в дисководах, ленте машины, электромобили и т. д.)
-Долгий срок службы, так как работает при более низкой температуре и нет щеток изнашиваться.

Типы бесщеточные двигатели постоянного тока:
Шаговый двигатель
Двигатели постоянного тока без сердечника / без сердечника

4.b) ЩЕТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА:

4.b.1) DC Шунтирующий двигатель

Шунт постоянного тока Электродвигатель подключен так, что катушка возбуждения подключена параллельно с арматура.Обе обмотки получают одинаковое напряжение. Катушка шунтирующего поля намотан множеством витков тонкой проволоки для создания высокого сопротивления. Этот гарантирует, что катушка возбуждения будет потреблять меньше тока, чем якорь (ротор).

Арматура (как видно выше, это длинная толстая цилиндрическая вращающаяся часть) имеет толстую медные провода, чтобы через них проходил большой ток, завести мотор.

В качестве арматуры витков (см. фото ниже) ток ограничен противоэлектродвижущим сила.

Сила катушки шунтирующего поля определяет скорость и крутящий момент двигателя.

Преимущества: Шунтирующий двигатель постоянного тока регулирует свою скорость. Это означает, что если загрузка При добавлении якоря замедляется, КЭДС уменьшается, в результате чего якорь ток увеличивается. Это приводит к увеличению крутящего момента, что помогает переместить тяжелый груз. При снятии нагрузки якорь ускоряется, CEMF увеличивается, что ограничивает ток, а крутящий момент уменьшается.

Конвейер Пример ленты : представьте себе конвейерную ленту, движущуюся с заданной скоростью, затем в пояс входит тяжелая коробка. Этот тип двигателя будет поддерживать движение ремня. с постоянной скоростью независимо от того, сколько коробок движется по ленте.

Посмотреть видео ниже, демонстрирующее действие параллельного двигателя постоянного тока !:

4.б.2) DC двигатель с последовательным заводом

Двигатель с серийной обмоткой — это двигатель постоянного тока с самовозбуждением. Обмотка возбуждения подключена внутри последовательно с обмоткой ротора. Таким образом обнажается обмотка возбуждения в статоре. до полного тока, создаваемого обмоткой ротора.

Этот тип двигателя похож на двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой, за исключением того, что обмотки возбуждения сделаны из более толстого провода, поэтому они могут выдерживать более высокие токи.

Применение: Этот тип двигателя используется в промышленности в качестве пускового двигателя из-за большого крутящего момента.

Подробнее о двигателе с последовательным заводом:
Артикул 1
Статья 2

4.b.3) Блин Двигатель постоянного тока (также известный как двигатель с печатным якорем)

Блин мотор — мотор без железа.Большинство двигателей имеют медную обмотку. железный сердечник.

Видео с демонстрацией примеры мотора-блинчика:

Преимущества:
Точное регулирование скорости, плоский профиль, не имеет зубцов, которые возникают утюгом в электромагните

Недостатки:
плоская форма не подходит для всех приложений

Имеет обмотку в форме плоского эпоксидного диска между двумя магнитами с сильным магнитным потоком.Это полностью без железа, что делает большую эффективность. Используется в сервоприводах, был первым спроектирован как электродвигатели стеклоочистителя и видеоиндустрии, так как он был очень плоским в профиль и имел хороший контроль скорости. Компьютеры и видео / аудио запись всей использованной магнитной ленты, точный и быстрый контроль скорости был нужен, поэтому для этого был разработан мотор-блин. Сегодня это используется во множестве других приложений, включая робототехнику и сервосистемы.

4.b.4) Составной двигатель постоянного тока (накопительный и дифференциально-составной)

Это еще один самовозбуждающийся двигатель с последовательными и шунтирующими катушками возбуждения. Он имеет эффективное регулирование скорости и приличный пусковой крутящий момент.

Узнайте больше об этом типе двигателя здесь.

4.b.5) Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом

Этот тип двигателя хорошо работает на высоких оборотах и ​​может быть очень компактным.
Область применения: компрессоры, другое промышленное применение.

Узнайте больше об этом типе двигателя здесь.

4.б.6) Отдельно возбужденный (сепекс)

SepEx имеет обмотку возбуждения, которая питается отдельно от якоря с прямым текущий сигнал. Полевой магнит также имеет собственный источник постоянного тока. В результате вы увидите это Тип двигателя имеет четыре провода — 2 для возбуждения и 2 для якоря.

Это щеточный двигатель постоянного тока. который имеет более широкие кривые крутящего момента, чем двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой.

Узнайте больше об этом типе двигателя здесь.

4.c) Бесщеточные двигатели постоянного тока:

4.c.1) Шаговый Мотор

Степпер мотор — это тип бесщеточного мотора, который перемещает центральный вал один часть хода за раз.Это делается с помощью зубчатых электромагнитов. вокруг куска железа в форме централизованной шестерни. Есть много видов шаговых двигателей. Они используются в системах, которые перемещают объекты с высокой точностью. положение, как сканер , дисковод и промышленная лазерная резьба устройства .

Посмотреть видео шагового двигателя в действии ниже:

4.в.2) Без сердечника / Двигатели постоянного тока без железа

Медь намотанная или алюминиевый сердечник вращается вокруг магнита без использования железа. Этот делается путем придания цилиндрической формы.
Преимущество: легкий и быстрый запуск вращения (используется в компьютере жестких дисков)
Недостаток: легко перегревается, так как железо обычно действует как радиатор, для охлаждения необходим вентилятор.

Узнайте больше об этом типе двигателя здесь.

Источники:
Документы Джозефа Генри — Смитсоновский институт
Denver Electric Motor Company
Стив Нормандин
Википедия
Томас Дэвенпорт — доктор Фрэнк Уикс мл.
DIY Электромобиль


Связанные темы:

Для чего используются двигатели переменного тока?

Двигатели переменного тока

являются надежными источниками питания для различных областей применения благодаря своей гибкости, эффективности и бесшумной работе.Двигатели переменного тока обычно используются в насосах, водонагревателях, садовом и газонном оборудовании, печах и внедорожном моторизованном оборудовании. Фактически, многие приборы, оборудование и инструменты, которые вы используете ежедневно, работают от двигателя переменного тока.

Исследование возможностей асинхронных двигателей переменного тока

Самым распространенным типом двигателей переменного тока является асинхронный двигатель. Эти двигатели являются жизнеспособным источником энергии для нескольких приложений благодаря:

  • КПД: Асинхронные двигатели переменного тока являются эффективными источниками питания для многих приложений.Их характеристики отношения скорости к крутящему моменту позволяют двигателям переменного тока обеспечивать отличную производительность во многих приложениях без перегрева, торможения или ухудшения работы. Эта эффективность является причиной того, что двигатели переменного тока выбираются для приложений с высокими требованиями, таких как насосы, оборудование для производства продуктов питания и напитков, а также продукты для обработки материалов, такие как упаковочное оборудование, конвейеры и диспенсеры.
  • Долговечность: Двигатели переменного тока с небольшим количеством движущихся частей могут прослужить годы даже в самых требовательных приложениях. В большинстве случаев подшипники являются единственной точкой износа в двигателе переменного тока, что делает обслуживание и ремонт простыми и доступными.Долговечность двигателей переменного тока делает их предпочтительным решением для применения в полевых условиях, включая внедорожные транспортные средства для отдыха и сельскохозяйственное оборудование, а также в коммерческих целях, таких как торговые автоматы и устройства для приготовления кофе и капучино.
  • Тихая работа: Относительно низкий уровень шума от двигателей переменного тока — одна из основных причин, по которой их выбирают для многих коммерческих приложений для пищевых продуктов и напитков. Двигатели переменного тока, производящие немногим больше, чем тихий гул, идеально подходят для приложений, где шум является фактором, включая рестораны, магазины, больницы и т. Д.
  • Гибкость: Большинство двигателей переменного тока могут работать с простым включением и выключением и даже реверсировать с помощью основной проводки переключателя. Эта гибкость в сочетании с их регулируемой скоростью и выходной мощностью делает двигатели переменного тока лучшим выбором для приложений, в которых задействованы многочисленные пользователи и требования.
  • Наличие: Двигатели переменного тока доступны в широком ассортименте стандартных и нестандартных форм, размеров и выходной мощности. Легкая доступность таких двигателей означает, что можно найти или создать решение практически для любой потребности и применения.

В целом, двигатели переменного тока обладают гибкостью, производительностью и долговечностью, необходимыми для удовлетворения требований практически любого приложения, в котором мощность переменного тока является желаемым источником питания.

Контактная электрическая мощность для вашего двигателя переменного тока

Power Electric предлагает широкий ассортимент небольших электродвигателей переменного тока и опыт, необходимый для изучения вариантов производства электроэнергии.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *