Автомат электрический как работает: Устройство и принцип работы УЗО

Содержание

Устройство и принцип работы УЗО

Автоматы защиты в электрических цепях представляют собой устройства, автоматически выключающие электропитание путём размыкания контактов. Контакты размыкаются при коротком замыкании, превышении токовой нагрузки сверх расчётной и при появлении ненормированных токов утечки в сети. Автоматы защиты служат также в качестве выключателя для ручного размыкания сети.
В свою очередь, автоматы защиты делятся на следующие группы:

В последнее время появились также комбинированные приборы, совмещающие автомат защиты и УЗО, так называемые диффавтоматы.

В данной статье мы рассмотрим автоматы защиты, особенности их устройства, выбора и монтажа.

разнополюсные автоматические выключатели

  • 2.Для размыкания контактов достаточно отодвинуть защёлку, и пружина размыкания, прикреплённая к размыкающему контакту (контактам), разомкнёт цепь. Возникающая при размыкании контактов электрическая дуга гасится специальным устройством гашения. Защёлка отодвигается для размыкания, во-первых, соленоидом, включённым в цепь последовательно при определённом

камера автоматического выключателя

значении протекающего через него тока, и, во-вторых, биметаллической пластиной, тоже включённой последовательно, изгибающейся при нагреве и сдвигающей защёлку для размыкания. Можно так же разомкнуть контакты вручную, нажав на кнопку, которая механически связана с защёлкой.Сверху и снизу расположены контакты (клеммы) для соединения с проводами. Крепится устройство защёлкиванием на так называемой DIN — рейка (DIN – Дойче Индустри Нормен – немецкие стандарты промышленности) DIN – рейка оснащаются входные щитки электросетей, в эти щитки также устанавливаются электросчётчики. Ставится автомат на DIN-рейку простым защёлкиванием, а для снятия необходимо отвёрткой сдвинуть специальную рамку фиксации.

дин-рейка для крепления автоматов защиты

Автомат защиты, защищает электросеть и приборы, подключённые после него.
При коротком замыкании сила тока, протекающего через соленоид, многократно увеличивается, соленоид втягивает сердечник, соединённый с защёлкой и цепь размыкается. Если же токовая нагрузка увеличивается (до срабатывания соленоида) и это вызывает сверхнормативный нагрев проводов, срабатывает биметаллическая пластина. При этом если время срабатывания соленоида составляет около 0,2 сек., то время срабатывания биметаллической пластины – около 4 сек.

автомат защиты

Номинальный ток и ток мгновенного расцепления автомата. Выбор автомата защиты

Основной характеристикой при выборе автомата является номинальный ток, который указывается на маркировке автоматов. Чтобы понять его смысл, нужно знать, что любая электросеть состоит из так называемых групп, каждая группа образует независимую «петлю», все петли подключены к входным проводам параллельно, то есть независимо. Это делается, во-первых, для повышения надёжности работы электросети и уменьшения возможности перегрузок, во-вторых, с помощью групп все токовые нагрузки выравниваются и приводятся к некоторым стандартным значениям, что позволяет экономить на проводах – для каждой группы выбирается своё сечение проводов.
Как правило, одну группу составляют приборы освещения, другую – розетки, третью энергопотребляющие электроплиты, стиральные машины и т.д. По каждой группе при проектировании сети электроснабжения определяется номинальный ток, исходя из которого, рассчитывается поперечное сечение проводов. Нужно заметить, что номинальный ток группы потребителей рассчитывается не простым суммированием мощностей потребителей, а с учётом вероятности одновременного включения нескольких потребителей в сеть. Для этого вводится так называемый коэффициент вероятности, рассчитываемый по специальной методике.

схема подклюючения автоматов защиты

Исходя из расчётных номинальных токов каждой группы потребителей, рассчитывается необходимое сечение проводов, и выбираются автоматы защиты (на каждую группу ставится свой автомат). Выбираются автоматы таким образом, что по известному номинальному току группы выбирается автомат с ближайшим в большую сторону значением номинального тока. Например, при номинальном токе группы 15А, выбираем автомат со значением номинального тока 16А.

номинал автоматических выключателей

Нужно понимать, что автомат защиты срабатывает не при небольшом превышении номинального тока, а при токе в сети, в несколько раз превышающем номинальный. Этот ток называется – ток мгновенного расцепления (в отличие от тока срабатывания биметаллической пластины) автомата защиты. Это второй параметр, который нужно учитывать при выборе автомата. По величине тока мгновенного расцепления, вернее по его отношению к номинальному току, автоматы делятся на три группы, обозначаемые латинскими буквами В; С; и D. (В Европейском Союзе выпускаются автоматы и класса А.) Что означают эти буквы?

Автоматы класса В рассчитаны на мгновенное расцепление при токе выше 3-х и до 5-ти номинальных токов.
Класс С соответственно выше 5-ти и до 10-ти номинальных токов.
Класс D – выше 10-ти и до 20-ти номинальных токов.

классификация автоматических выключателей

Для чего введены эти классы?

Дело в том, что существует такое понятие как пусковой ток нагрузки, который может для некоторых потребителей превышать номинальный рабочий ток в несколько раз. Например, любые электродвигатели в момент пуска (пока ротор двигателя неподвижен) работают практически в режиме короткого замыкания, то есть нагружают сеть только активным сопротивлением медных обмоток, которое невелико. И лишь когда ротор двигателя набирает обороты, появляется реактивное сопротивление, уменьшающее ток. Пусковые токи электродвигателей в 4-5 раз превышают номинальные (рабочие токи). (Правда длительность протекания пусковых токов невелика, биметаллическая пластина автомата защиты сработать не успеет).

Если мы для защиты двигателей применим автоматы класса В, то получим при каждом пуске двигателя ложное срабатывание автомата на пусковой ток. И возможно вообще не сможем запустить двигатель. Именно поэтому для защиты двигателей нужно применять автоматы класса D.

защита автомата от пусковых токов — электродвигатель

Класс В – для защиты осветительных сетей, нагревательных приборов, где пусковые токи минимальны или вообще отсутствуют. Соответственно класс С – для приборов со средними пусковыми токами.

средние пусковые токи — лампы освещения

Естественно для выбора автомата защиты нужно учитывать напряжение, тип тока, рабочую среду и т.д., но всё это в особых комментариях не нуждается.

Установка и монтаж автоматов защиты

Сразу отметим, что работы по установке и монтажу автоматов защиты должны проводиться квалифицированным персоналом, прошедшим соответствующее обучение и имеющим допуск на право проведения подобных работ. Это – требование безопасности, изложенное в ПУЭ.

монтаж электрического щита

Установка и монтаж автоматов производятся на основе принципиальной схемы, которая должна быть прикреплена на видном месте внутри входного щитка электропитания. Принципиальная схема конкретной установки разрабатывается на основе типовых схем. Как правило, во входном щитке располагается следующее оборудование:

электрический щит с автоматами защиты

  1. На входе устанавливается выключатель – рубильник, пакетный выключатель или общий автомат защиты (в современных щитках ставятся автоматы защиты). Это делается для того, чтобы можно было проводить электромонтажные работы внутри щитка, просто отключив весь щиток от электропитания.
  2. Далее подключается электросчётчик, который пломбируется для защиты от всякого рода «умельцев» «экономить» электроэнергию.
  3. После счётчика питающие провода разветвляются на группы, и на входе каждой группы ставится свой автомат защиты, а после него – УЗО (устройство защитного отключения). УЗО выбираются таким образом, чтобы их номинальный ток превышал номинальный ток автомата защиты. Далее провода выходят из щитка к группам потребителей, к каждой группе своим отдельным кабелем.

Автоматы защиты и УЗО крепятся на DIN-рейке. Сам монтаж сложностей не представляет, нужно только заметить, что для облегчения монтажа существуют готовые планки перемычек или перемычки – это для подачи, к примеру, на все автоматы фазного напряжения, входной провод подключается к первому автомату, а к остальным – с помощью перемычек. Также в щитке устанавливаются общие зажимные планки для нулевых проводов и для проводов заземления. Всё это значительно облегчает монтаж.

автоматы защиты для дома и офиса

Автоматический выключатель, принцип работы, характеристики, выбор

Автоматический выключатель (его еще иногда называют «автомат защиты») предназначен для отключения, оборудованной им, электрической цепи при коротком замыкании или превышении тока более определенной величины.

Работа автоматического выключателя может быть основана на тепловом или электромагнитном принципах. Стоит отметить, что большинство современных выключателей одновременно используют оба эти принципа. Как это работает поясняет рисунок 1.

Ток, протекающий между точками подключения автомата (А-В), проходит через катушку электромагнита L и биметаллическую пластину 2.

При превышении предельно допустимого значения тока происходит нагрев биметаллической пластины (тепловой принцип), она деформируется, приводя в действие расцепитель S — устройство, размыкающее электрическую цепь.

Однако, здесь имеет место достаточно высокая инерционность, определяющая большое время срабатывания теплового расцепителя.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при значительном превышении тока через катушку L, что вызывает перемещение сердечника 1, который также воздействует на контакт S, вызывая срабатывание выключателя, причем происходит это очень быстро.

Таким образом, комбинация перечисленных принципов работы автоматического выключателя позволяет отслеживать достаточно длительные, но не мгновенные превышения тока (тепловой) и резкое значительное возрастание тока, например, при коротком замыкании (электромагнитный).

ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Перед тем как выбрать автоматический выключатель стоит ознакомиться с его основными техническими характеристиками. Предлагаю сделать это на конкретном примере (рисунок 2).

Если посмотреть на выключатель, то на его корпусе можно увидеть ряд маркировок.

  1. Торговая марка (производитель), ниже каталожный или серийный номер. Производитель нам может быть интересен с точки зрения репутации, соответственно качества.

    Серийный номер указывает на ряд таких технических характеристик выключателя как количество рабочих циклов, класс защиты, устойчивость к вибрационным нагрузкам и пр., то есть достаточно специфическая справочная информация. Однако, он характеризует еще отключающую способность выключателя, которую по-хорошему учесть следует.

  2. Находящийся вверху буквенно цифровой индекс определяет номинальный ток (In) — здесь 10 Ампер и тип (класс), определяющий ток мгновенного расцепления (выключения) (Ic):

    • B (Ic=свыше 3*In до 5*In) — применяется при достаточно длинных силовых линиях, собственное сопротивление которых может существенно ограничить ток короткого замыкания,
    • C (Ic=свыше 5*In до 10*In) — наиболее распространенный тип, подходит для бытовых линий с низкой индуктивной нагрузкой,
    • D (Ic=свыше 10*In до 20*In) — рекомендован для защиты цепей питания мощных электродвигателей, других устройств, имеющих большие значения пусковых токов (индуктивная нагрузка).

    Под ним указаны пределы рабочих напряжений, их тип — переменное (~) или постоянное (-).

  3. Это схема выключателя, она похожа на ту, что я приводил выше. На ней видно, что данный выключатель имеет электромагнитный (а) и тепловой (в) автоматические расцепители.

Таким образом, выбор автоматического выключателя следует производить с учетом токовой нагрузки, которая определяется мощностью потребителей электроэнергии (про это можно посмотреть здесь) и описанных выше условий его эксплуатации.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Как работает автомат? — Электроспектр


Автоматический выключатель или «автомат» предназначен для защиты электрических цепей от пагубных последствий повышенных и сверхвысоких токов, вызванных разными причинами и по сути является предохранителем многоразового действия. В исправной электрической цепи протекает электрический ток, прямо пропорциональный мощности нагрузки подключенной к этой цепи, максимальное значение этого тока рассчитывается заранее путем суммирования нагрузок и исходя из полученных результатов выбирается автоматический выключатель, номинальный ток которого максимально близок к полученному значению. Таким образом, любое превышение тока в защищаемой цепи сверх номинального тока автомата, является свидетельством неисправности самой цепи или подключенных к ней нагрузок и влечет за собой опасные последствия от которых и защищает автоматический выключатель, своевременно отключая неисправную цепь.

Неисправности в электрических цепях являются, как правило, следствием либо короткого замыкания, например из-за пробоя изоляции электропроводки, либо постепенного повышения тока по причине неисправности изоляции проводов или какого-либо из электроприборов подключенных к цепи. Современный автоматический выключатель способен защитить и от первого и от второго. Так как ток короткого замыкания и постепенно увеличивающийся ток являются с точки зрения физики и электротехники событиями с разной природой, для их своевременного обнаружения в конструкции автоматического выключателя предусмотрены два устройства:

Тепловой расцепитель — специальное устройство, размещенное в корпусе автомата и имеющее в своем составе биметаллическую пластину, пропускающую через себя ток. Протекание через пластину тока превышающего номинальный ток автомата, сопровождается ее нагревом и последующим изгибанием, что и приводит в действие механизм расцепителя. Как правило, ток срабатывания теплового расцепителя не должен превышать 0,45 от номинального значения тока (In), указанного на корпусе автомата. Время срабатывания теплового расцепителя зависит от того насколько быстро растет значение тока.

• Электромагнитный расцепитель – специальное устройство, размещенное в корпусе автомата и предназначенное для защиты цепи от токов короткого замыкания. Устройство электромагнитного расцепителя представляет из себя соленоид с мощной катушкой, протекая через которую, ток короткого замыкания вызывает втягивание сердечника, приводящего в действие механизм расцепителя. Срабатывает магнитный расцепитель мгновенно, в течение долей секунд. Ток короткого замыкания при котором срабатывает электромагнитный расцепитель, превышает номинальный ток автомата в 2-20 раз, в зависимости от типа автоматического выключателя.

Основные характеристики автоматических выключателей:


 

• In — номинальный ток. Величина, использующаяся для определения тока мгновенного расцепления при коротком замыкании и указывающая максимальное значение тока при его тепловом воздействии.

Ue – номинальное рабочее напряжение. Напряжение, при котором производитель гарантирует работоспособность аппарата защиты в пределах заданных характеристик.

Im – ток срабатывания электромагнитного расцепителя. Ток, который автоматический выключатель «распознает» как ток короткого замыкания и отключает нагрузку. По току срабатывания электромагнитного расцепителя автоматы делятся на несколько типов, которые имеют обозначения: A, B, C, D. При этом, индекс A означает что автомат сработает при токах короткого замыкания, превышающих номинальный в 2-3 раза, то есть от 2In до 3In; B – от 3In до 5In; C- от 5In до 10In, D – от 10In до 20In. Например, обозначение на корпусе автомата C25, говорит о том, что он отключит нагрузку при наличии в его цепи тока короткого замыкания от 125 А до 250 А.

Icu – отключающая способность. Максимальный ток короткого замыкания, при котором аппарат защиты способен отключить нагрузку и остаться после этого в исправном состоянии. Измеряется в кило-Амперах (кА).

Как выбрать автоматический выключатель для дома: по мощности, по току

Если у вас часто срабатывает автоматический выключатель на 16-20 А и обесточивает квартиру, не верьте тем, кто говорит, что нужно просто поставить автомат номиналом побольше. Новый автомат реагировать на перегрузки перестанет, но начнут гореть розетки.


 

Зачем менять автомат?

Любой электрик скажет: «При наличии отсутствия острой необходимости лучше в электропроводку дома своими руками не лезть». Последствия могут быть печальными. Когда же возникает такая необходимость?

Для того чтобы поменять розетку, нужно знать физику за 8-9 классы. С прочей электрической начинкой все немного сложнее. Если в квартире регулярно срабатывает автомат (автоматический выключатель в щитке) и пропадает свет, пора его менять.

Вероятно, автоматический выключатель выработал свой ресурс, даже несмотря на то, что срок, указанный в паспорте, еще не истек. Изношенный аппарат на 16 А может срабатывать при слабой нагрузке на сеть (10 А), а может не срабатывать при экстремальных значениях (произойдет спаивание контактов, дальше – пожар).

 

Напомним на всякий случай некоторые сведения из школьной программы:

  • Мощность = Напряжение х Ток.
  • Ток = Мощность \ Напряжение.

 

Напряжение в розетке — 220 В. На кофеварке указано 1200 Вт, значит, потребляемый ток будет 1200\220=5,45 (А).

Если вам удалось сложить мощность всех домашних электроприборов и рассчитать общую силу тока, можете считать себя электриком второго уровня.

 

Как работает автомат и от чего он защищает

Внешне автоматический выключатель представляет собой пластиковый коробок с клеммами для подсоединения проводки, плюс тумблер. Лезть внутрь не обязательно. Для нас важно, что в нем установлены контакты, тепловой и электромагнитный расцепители, которые отвечают за обесточивание сети при повышенной и экстремальной нагрузке.

Как расшифровать маркировку на автоматическом выключателе:

  • Буква (A, B, C, D) – это класс автомата, она означает предел тока мгновенного срабатывания, то есть напряжения, когда автомат сразу же обесточивает сеть в квартире. В большинстве случаев в жилых домах будет стоять автомат с буквой C. Он будет моментально срабатывать при 5-10 кратном увеличении силы тока от номинала. То есть автомат с номиналом 10 А вырубит сеть без задержки при значении силы тока 50-100 А. Автомат с B-характеристикой (3-5 кратное превышение) тоже самое сделает при значении 30-50 А.
  • Цифра указывает на номинальный ток, то есть значение, до которого автомат будет работать в штатном режиме, ничего не выключая. Тот же автомат на 10 А при превышении силы тока до 11,5 сработает лишь через два часа. При 14,5 подождет минуту, если перенапряжение сети не исчезнет, обесточит квартиру. И так далее, до пиковых значений, обозначенных буквой, когда сеть упадет без задержки.
  • Рядом меньшим шрифтом будет стоять другая цифра (в тысячах ампер), обозначающая максимальное значение силы тока, при котором автомат сработает, не получив повреждений.


 

В чем здесь фокус, почему нельзя сразу отключить сеть, если превышено номинальное значение? Автомат учитывает кратковременные токи, возникающие в сети на доли секунды при включении электрооборудования. Когда вы включаете стиральную машину, пусковой ток может быть выше номинального в 2-3 раза.

Основная функция автоматического выключателя – защищать сеть от короткого замыкания и перегрузки. Когда по линии течет слишком большой ток, проводка нагревается. Если это происходит слишком долго – провод может загореться.

Автомату по большому счету все равно на ваши электроприборы, он их, вопреки расхожему мнению, не защищает от скачков напряжения. Но потерять микроволновку или чайник, подключенные к розетке, это одно, а перегоревшая проводка в стене или в люстре – другое.

Важно понимать, что и от удара током человека при случайном касании токоведущих участков и заземленных предметов автомат тоже не убережет. Для этого существуют устройства защитного отключения (УЗО). Советуют ставить одно общее после вводного автомата и на группы, где есть риск поражения током.

 

Как выбрать автомат для электропроводки

Для того чтобы правильно выбрать автоматический выключатель, нужно прикинуть максимально допустимую токовую нагрузку сети (суммировать все приборы). Номинал автомата (цифра после буквы) не должен превышать этого значения.

Для обычной квартиры, где нет «серьезных» потребителей питания типа кондиционера, водонагревателя, подойдет автомат класса B. Такая сеть считается слабонагруженной. Ставить высоконагруженный автомат (класса D) для сети, которая питает лампочки опасно. Он не будет воспринимать скачки напряжения в ней как вредные и может пропустить даже короткое замыкание.

Слабонагруженный прибор в сети с большой нагрузкой в штатном режиме наоборот, будет срабатывать не по делу и часто.

Да, чуть не пропустили: автоматы различаются по количеству фаз (полюсов). Число полюсов автомата указывает, с каким из типов сетей он может работать.В квартиру можно также поставить один входной выключатель класса C и по одному однофазному для обеспечения отдельных участков (кухня, комната, отдельно на кондиционер, если предусмотрен). Если нет желания все усложнять, в двухкомнатной квартире можно вполне обойтись одним автоматическим выключателем B с номиналом 16.

Мы почти разобрались, как выбрать автоматический выключатель по току и мощности. Но, если учесть только нагрузку потребителей, можно нарваться на неприятности. Выбор автомата напрямую зависит от типа проводки, кабеля. На слабой проводке мощный автомат при перегрузках не справится со своими задачами. То есть всегда нужно принимать во внимание сечение провода и его пропускную способность.

В домах до 2001-2003 годов с большой долей вероятности будет алюминиевая проводка в однослойной изоляции. Скорее всего, она свое уже отслужила (номинально она может выдержать 20 лет при идеальных условиях, без перегрузок). Ставить на нее новый автомат, учитывая лишь суммарную мощность потребителей, категорически не рекомендуется. Автомат часто срабатывать перестанет, а проблема перегрева останется.

Варианта, по сути, два:

  • Менять проводку на медную.
  • К мощным потребителям (стиральная машина, бойлер, кондиционер) провести отдельную линию от щитка и поставить на нее отдельный автомат.


 

Медный провод пропускает больший ток, чем алюминиевый. Но и здесь важно, кроме материала, учитывать его сечение. Оно дает понять, сколько ампер можно пропустить через кабель, не опасаясь повреждения и перегрева.

Для примера:

  • Алюминиевый провод сечением 2,5 мм2 безопасно работает с токами до 16-24 А.
  • Медный провод сечением 2,5 мм2 безопасно работает с токами 21-30 А.

 

Это означает, что при нагрузке в 23 А, автомат с номиналом 16 А обесточит проводку через минуту. Вполне достаточно, чтобы медный провод не перегрелся. Если поставить автомат 25 А, до отключения кабель будет пропускать ток за пределами своей нормальной нагрузки, он перегреется, изоляция быстрее износится, розетка со временем перегорит. Для алюминиевой проводки, соответственно, эти значения ниже.

Для простоты понимания предлагаем таблицу выбора автоматического выключателя, исходя из сечения кабеля.


 

Последний совет: на своей безопасности не следует экономить. Лучше брать автоматы в специализированных магазинах, выбирать производителей с проверенной репутацией. Менеджеры на месте ответят на вопросы, которые мы могли упустить в этой статье.

зачем нужны, типы автоматов, как выбрать

Вступление

Как таковые, автоматические выключатели не защищают человека, от токов утечки. Для этой цели служат УЗО или дифференциальные автоматы защиты. Правильно рассчитанный автомат защиты защищают электрический кабель, а следовательно саму групповую цепь от перегрева и короткого замыкания.

Автоматы защиты — устройство

Основойустройства автоматы защиты являются два расцепителя. Именно они реагируют на перегрузку и короткое замыкание в цепи. Согласно СП31-110–2003 во внутрених сетях квартиры применяются автоматы защиты с двумя типами расцепителя, тепловым и электромагнитным. Такие автоматы носят название автоматы с комбинированным расцепителем.

Тепловые расцепители служат для размыкания цепи при перегрузке.

Работают они следующим образом. Основа теплового расцепителя биметаллическая пластина. В нормальном режиме работы, то есть когда ток с цепи соответствует норме, биметаллическая пластина не работает. При увеличении тока в цепи, а возникает это при перегрузке или коротком замыкании, биметаллическая пластина деформируется и «щелкает» по механизму расцепления. Все цепь разомкнута, автомат выполнил свою задачу. После остывания и взведении рычага управления автомат опять готов к работе.

Так как процесс нагрева процесс не моментальный, то автоматы защиты срабатывают на перегрузку с временной задержкой, порой очень длительной.

Если для защиты групповой цепи ставить автомат защиты, только с тепловым расцепителем, то для защиты от короткого замыкания цепи требуется дополнительно установить плавкий предохранитель.

Вторым расцепителем в автомате защиты, является индукционный или электромагнитный расцепитель. Этот тип расцепителя срабатывают моментально. Предназначен индукционный для защиты электрической цепи от короткого замыкания.

Принцип работы индукционного расцепителя в следующем. Механизм расцепления это сердечник двигающийся внутри катушки. При нормальном режиме он замкнут. При аварийном режиме увеличение тока в катушке, приводит к втягиванию сердечника и цепь расцепляется.

Относительный недостаток индукционного расцепителя, это  срабатывание при токах (токи отключения) значительно превышающих номинальные токи цепи. Такие токи могут возникать только при коротком замыкании (КЗ).

Значение тока отключения индукционного автомата зависит от типа покупаемого автомата защиты. О типах автоматов защиты чуть ниже по тексту.

Автоматы защиты по время-токовой характеристике

Не буду занимать ваше внимание теорией, просто скажу, что время-токовая характеристика «придумана» за тем, чтобы разделить автоматы защиты по месту их применения. А за основу взяты следующие вычисления тока защиты от короткого замыкания (КЗ):

  • Тип B: Ток защиты (отключения) при КЗ от 3 до 5 значений номинального тока в цепи.
  • Тип C:  Ток защиты (отключения) при КЗ от 5 до 10 значений номинального тока в цепи.
  • Тип D: Ток защиты (отключения) при КЗ от 10 до 20 значений номинального тока в цепи.

На самом деле для практики, приведенные выше значения токов отключения, не имеют особого значения. Для практики, большее значение имеет места применения автоматов защиты в зависимости от типа: B; C; D; K; Z. Смотрим таблицу.

Разделение автоматов на типы, происходит по их характеристикам зависимости токов отсечки и времени отсечки, называемых время-токовые характеристики. Для электросети квартиры актуальны автоматы типа B и C.

Тип автомата вы можете увидеть, при покупке автомата, на его корпусе в связке с номинальным током. Например: C16A. Это значит автомат защиты типа C на номинальный ток 16 Ампер. Или B32A  — это автомат типа B на 32 Ампера.

 

Практика применения знаний про автоматы защиты

Например. У вас в квартире групповая цепь из 8 розеток для устройств со средней мощностью 300 Вт. Рассчитаем минимально допустимый ток срабатывания автомата защиты и выберем его тип.

  • I номин.= 300×8⁄220=10,9 А;
  • I расчетная автомата защиты= 10,9×1,45=15,8 А.
  • Розеточная группа, значит тип автомата C.

Рассчитанный таким образом расчетный ток автомата защиты, не может служить основанием для установки автомата защиты, C16A. В окончательном расчете автомата защиты нужно учесть сечение токопроводящих жил кабеля и способ их прокладки. Сечение жил связать с допустимым током нагрузки на кабель, по нему рассчитать ток автомата защиты, сравнить его с расчетным током автомата защиты, как в этом примере, и только потом определить номинал автомата защиты.

©Ehto.ru

Еще статьи

Похожие посты:

Автоматический выключатель: устройство, принцип действия


Несмотря на многообразие типов автоматических выключателей (автоматов), многие работают по схожим принципам и построены на базе стандартного набора функциональных элементов. В связи с широким применением автоматов модульного типа (особенно, в бытовых и низковольтных электросетях), изучать работу автоматического выключателя резонно на их примере. В качестве подопытного образца будет выступать недорогого однополюсный автомат марки ДЭК типа ВА-101-1 C3.


 


Автомат модульного типа внешне представляет собой стандартизированный по габаритам аппарат в пластмассовом корпусе, имеющий две или более входных клемм (в зависимости от количества полюсов) для подключения питания с одной стороны (обычно, сверху) и подсоединения нагрузки с другой (снизу). На передней панели автомата находится рычаг управления, с помощью которого осуществляется включение и отключение автомата (нагрузки) вручную. По бокам корпуса имеются технологические отверстия для установки дополнительных устройств, например, контактов состояния автомата, независимого расцепителя и некоторых других. Сверху автомат имеет отверстия для доступа к регулировочному винту теплового расцепителя и выхода продуктов горения дугового разряда. Монтаж (крепление) модульного автомата в электрошкафу осуществляется на так называемую DIN-рейку – металлический или пластмассовый профиль определенной формы.

Крепление автомата на DIN-Рейку и снятие в неё.


 

Окна для подсоединений дополнительных устройств к автомату.


 



Автомат ДЭК. Вид сверху.

1 — отверстие выхода продуктов горения дуги; 2 — отверстие с регулировочным винтом теплового расцепителя.


 


В электрическую цепь автомат подключается последовательно — в разрыв цепи питания нагрузки (потребителей). Принцип действия автоматического выключателя состоит в контроле силы электрического тока через автомат и, в случае необходимости, разрыве цепи (отключении нагрузки) с той или иной скоростью (задержкой), начиная с момента превышения тока и в зависимости от «серьезности» (кратности) этого превышения.



Схема подключения однополюсного автомата в цепь питания лампы накаливания.


 


Корпус модульного автомата, в большинстве случаев, неразборный. Для его вскрытия, с целью изучения, потребуется удалить (высверлить и извлечь) все заклепки и разделить корпус на две части. Элементы корпуса выполнены из пластмассы, не поддерживающей горение, с достаточной (расчетной) электроизоляционной способностью. С внутренней стороны полукорпусов имеются пазы и направляющие для установки функциональных элементов автомата.

Процесс вскрытия автомата.



Автоматический выключатель ДЭК внутри.



Автомат полностью разобран.


 



Устройство автоматического выключателя с подписями его функциональных элементов.


Механизм взвода и расцепления – механическая система из пружин и рычажков, выполняющая две основные функции: удержание контактов в сомкнутом состоянии при штатном режиме работы, и, при возникновении аварийной ситуации, по командам расцепителей или оператора (ручное отключение) быстро отвести подвижный контакт от неподвижного.



Автомат включен, механизм взведен.


 


Электромагнитный расцепитель представляет собой электромагнит с подвижным сердечником (якорем), который работает как толкатель. Когда ток через обмотку достигает определенного значения, якорь надавливает на рычажок спускового механизма, что приводит к его срабатыванию и отключению нагрузки. Число витков катушки и сечение обмоточной проволоки электромагнита рассчитано так, чтобы срабатывать только при относительно больших превышениях номинального тока автомата (например, при коротком замыкании), а так же чтобы выдерживать такие превышения неоднократно.



Нижняя клемма, катушка электромагнитного расцепителя и биметаллическая пластина соединены сваркой.



Якорь электромагнитного расцепителя в собранном (слева) и разобранном (справа) виде.


 



При движении якоря вниз в направлении красной стрелки, курок спускового механизма выходит из зацепления (красный кружок).



При движении якоря вниз, он увлекает за собой подвижный контакт, чем помогает механизму расцепления развести контакты.


 


Тепловой расцепитель – биметаллическая пластина, изгибающаяся в определенную сторону при нагреве в результате прохождения тока через специальный проводник повышенного сопротивления, намотанный поверх неё (биметаллическая пластина косвенного нагрева). При определенном угле изгиба пластины, её кончик надавливает на рычажок спискового механизма – автомат отключается. В отличие от электромагнитного расцепителя, тепловой расцепитель более медлителен и не способен срабатывать за доли секунды, однако, он более точен и поддается тонкой настройке.



При изгибании кончика биметаллической пластины в направлении красной стрелки, курок спускового механизма выходит из зацепления (красный кружок).


 


Дугогасительная камера, имеющаяся в устройстве автоматического выключателя, обеспечивает быстрое гашение дугового разряда, который может образовываться при размыкании контактов. Она представляет собой набор металлических пластин, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга. Попадая на пластины, дуга разделяется, завлекается внутрь дугогасительной камеры и тухнет. Продукты горения дуги и избыточное давление сбрасываются наружу через специальный канал в корпусе автомата.


 


Автоматический выключатель устроен и работает по принципу постоянного слежения за силой электрического тока, использует сразу два детектора-расцепителя: электромагнитный и тепловой. Первый обладает высокой скоростью реакции, которая необходима для защиты от быстрорастущих сверхтоков, вторая – точностью и определенной задержкой в срабатывании, что позволяет исключить ложные отключения нагрузки при кратковременном и небольшом превышении силы тока.

Похожие статьи:

Что лучше установить в щитке: «дифавтомат» или УЗО?

Без защитных элементов электрической сети в квартире и на даче не обойтись в любом случае. Эти устройства не только предотвращают серьезные последствия при коротком замыкании и защищают от превышения в сети допустимых нагрузок, но и не допускают утечки тока. В большинстве случаев для защиты устройств от последствий короткого замыкания используются автоматические выключатели, или «автоматы», в то время как для защиты от возможных утечек применяются устройства защитного отключения — УЗО.

Вместе с тем, и то и другое хорошо решают комбинированные приборы, которые имеют математическое название — дифференциальные автоматические выключатели, или «дифавтоматы». Это весьма удобные устройства, которые в одном корпусе совмещают две функции: УЗО и автоматический выключатель.

Что поставить: дифавтомат или УЗО

Ниже мы коротко расскажем, что из себя представляют оба устройства, а также выясним, УЗО или дифавтомат, что из них выбрать. А пока лучше остановимся на основных параметрах выбора, которые часто выступают в качестве ограничений. Это и цена устройства, неудобство подключения и конечно размеры щитка, куда вы будете устанавливать прибор.

Но главным критерием все же является цель: для чего устанавливается тот или иной аппарат. В частности, для обеспечения безопасности одного потребителя и одной линии смело берите дифавтомат.

При этом нужно помнить, что в щитке нужно будет предусмотреть довольно много места для дополнительной защиты. Как известно, для УЗО нужно также устанавливать автоматический выключатель, т.к. оно не имеет встроенной защиты от сверхтоков. Выходит, что для автомата требуется одно модуль-место, а для УЗО — три (сам модуль в два раза толще). То же самое касается подключения отходящих линий, количество которых также зависит от количества групп розеток.

В настоящее время в продаже уже можно найти одномодульные дифавтоматы, которые по выполняемым функциям идентичны обычным АВДТ: они имеют и УЗО, и автомат.

Но у АВДТ есть особенность при подключении, т.к. подразумевает использование таких дополнительных и весьма дорогих инструментов, как пресс клещи, стрипперы и другие инструменты, которые позволят сократить время монтажа.

Здесь вариант «УЗО + автомат» выглядит более бюджетным и удобным.

В общем то, после этой информации становится понятно, что лучше при выборе дифавтомат или узо.

Как подключать УЗО и дифавтомат

Сборка этих приборов выполняется стандартным образом: фазный провод подключается на автоматический выключатель, а затем выходит из автомата и подключается на верхнюю «фазную» клемму УЗО. Нулевой провод подключается напрямую на верхнюю «нулевую» клемму УЗО. Затем фаза и ноль отходят от нижних клемм УЗО к потребителю.

Схема подключения дифавтомата немного проще: фазный и нулевой провод подключаются сразу на верхние клеммы прибора. С нижних клемм питание идет к потребителю.

Особенности применения

Как известно, в электрической цепи необходимо устанавливать защитное устройство именно с целью защиты: в результате скачка напряжения или других нештатных ситуаций оно отключает питание с помощью специальных технологий. В результате такого срабатывания мастеру предстоит найти причину отключения, среди которых может быть как замыкание, так и утечка тока. В случае с использованием АВДТ такие причины сразу можно и не обнаружить.

Но вот при использовании связки «автомат + УЗО» вам будет сразу видно: если отключилось УЗО — неисправность кроется в утечке тока, если же сработал автовыключатель, то причина в коротком замыкание или перегрузка линии.

Что такое УЗО

УЗО работает как защитник человека от поражения электрическим током и как превентивный механизм по предотвращению случайного возгорания кабелей проводки и подключаемых шнуров электроприборов.

Функциональная идея рассматриваемого устройства основана на законах электротехники, постулирующих равенство входящего и выходящего тока в замкнутых электрических цепях с активными нагрузками.

Это значит, что ток, протекающий через фазный провод, должен быть равен току, протекающему через нулевой провод — для цепей однофазного тока при двухпроводной разводке и что ток в нейтральном проводе должен быть равен сумме токов, которые протекают в фазах для трехфазной четырехпроводной цепи.

Когда в таком контуре из-за случайного прикосновения человека к неизолированным частям токопроводящих элементов цепи или при контакте оголенной части проводки (из-за повреждения) с другими токопроводящими предметами, образующими новую электрическую цепь, происходит так называемая утечка тока — равенство входящего и выходящего токов нарушается.

Это нарушение может быть зарегистрированным и использоваться как команда на отключение всей электрической цепи. На этом процессе и было сконструировано УЗО. А ток «утечки» в рамках электротехники стали называть дифференциальным током. УЗО может регистрировать очень малые токи «утечки» и выполнять функции механизма выключателя.

При выборе УЗО нужно помнить, что внутренней защиты от сверхтоков в нем не предусмотрено, УЗО защищает и реагирует только на ток утечки. Поэтому последовательно с устройством защитного отключения обязательно должен устанавливаться автоматический выключатель. Номинальный ток автомата должен быть меньше или равен номинальному току УЗО.

Как отличить УЗО от дифавтомата визуально

Здесь все достаточно просто, хотя два устройства очень похожи между собой. В первую очередь, у УЗО сразу на лицевой стороне виден мощный рубильник, индикатор и кнопка «Тест». Во-вторых, на УЗО на корпусе крупными цифрами указывается маркировка по току, например, 16А.

Если в начале надписи присутствуют латинские буквы В, С или D, а далее идет цифра, то перед вами дифференциальный автомат. Например, перед силой тока 16 идет буква «С», что означает тип характеристики электромагнитного и теплового расцепителей.

Когда УЗО не защитит

УЗО не среагирует, когда человек или животное попадет под напряжение, но тока замыкания на землю при этом не произойдет. Такой случай возможен при прикосновении одновременно к фазному и нулевому проводнику, находящимся под контролем УЗО, или при полной изоляции с полом. Защита УЗО в таких случаях полностью отсутствует. УЗО не может отличить электрический ток, проходящий через тело человека или животного от тока, протекающего в нагрузочном элементе. В таких случаях безопасность могут обеспечить меры по механической защите (полная изоляция, диэлектрические кожухи и др.) или полное обесточивание электроприбора перед его техническим осмотром.

Поэтому, УЗО всегда подключают последовательно с автоматом. Работают эти два устройства именно в паре: одно защищает от утечек, другое от перегрузок и короткого замыкания.

Что такое дифавтомат

Это устройство, сочетающее сразу два защитных устройства — это одновременно УЗО и автоматический выключатель.

Прямым предназначением дифавтомата является защита человека от поражения электрическим током при прямом контакте. Устройство одновременно отслеживает как возникновение короткого замыкания, так и проявление признаков утечки электричества через повреждённые токопроводящие компоненты.

Преимуществом использования дифференциального автомата является отсутствие необходимости подбора УЗО, ведь он уже содержится в составе компонентов дифференциального автомата.

Среди недостатков можно выделить вероятность выхода из строя одного из двух компонентов дифавтомата — замена отдельной части невозможна, что вынудит приобрести новый дифференциальный автомат.

Читайте также:

Фото: компании-производители

Что такое электрическая машина?

Электрическая машина — это устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую или наоборот. Электрические машины также включают трансформаторы, которые фактически не преобразуют механическую и электрическую форму, а преобразуют переменный ток с одного уровня напряжения на другой.

Электрогенератор:

Электрогенератор — это электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую.Генератор работает по принципу электромагнитной индукции. В нем говорится, что всякий раз, когда проводник движется в магнитном поле, внутри проводника индуцируется ЭДС. Это явление называется действием генератора.

Генератор в основном состоит из статора и ротора. Механическая энергия передается на ротор генератора с помощью первичного двигателя (то есть турбины). Турбины бывают разных типов, например паровая турбина, водяная турбина, ветряная турбина и т. Д. Механическая энергия также может быть обеспечена двигателями внутреннего сгорания или другими подобными источниками.

Чтобы узнать больше о том, как работают генераторы, прочтите следующие статьи.

  • Генератор переменного тока (преобразует механическую энергию в электричество переменного тока)
  • Генератор постоянного тока (преобразует механическую энергию в электричество постоянного тока)
Электродвигатель:

Двигатель — это электрическая машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую. Когда проводник с током помещается в магнитное поле, на проводник действует механическая сила, и это принцип действия двигателя.

Как и генераторы, двигатели состоят из двух основных частей: статора и ротора. Во многих типах двигателей необходимо обеспечить электропитание как обмотки статора, так и обмотки ротора. Но в некоторых типах, таких как двигатели с фиксированным магнитом и асинхронные двигатели, может потребоваться питание только для одной обмотки. Электромагнитная сила между двумя обмотками заставляет ротор вращаться.

Чтобы узнать больше об электродвигателях, прочтите следующие статьи.

Трансформаторы:

Трансформаторы фактически не преобразуют механическую энергию в электрическую, но они передают электрическую энергию из одной цепи в другую.Они могут увеличивать или уменьшать (повышать или понижать) напряжение при передаче мощности без изменения частоты, но с соответствующим уменьшением или увеличением тока. Входная мощность и выходная мощность электрического трансформатора в идеале должны быть одинаковыми.

Повышающие трансформаторы повышают уровень напряжения от первичной до вторичной, но с соответствующим уменьшением тока. В то время как понижающий трансформатор снижает уровень напряжения с соответствующим увеличением тока, чтобы поддерживать постоянную мощность.

Вы можете найти статьи, связанные с электрическими машинами, по следующей ссылке —

Index of Electrical Machines

Как работают электродвигатели?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 25 июля 2020 г.

Щелкните выключателем и мгновенно получите власть — как любили бы наши предки
электродвигатели! Вы можете найти их во всем, начиная с
электропоезда с дистанционным управлением
автомобили — и вы можете быть удивлены, насколько они распространены. Сколько электрических
моторы сейчас в комнате с тобой? Наверное, два
в вашем компьютере для начала, один круто
ездить, а еще один питает охлаждающий вентилятор.Если
вы сидите в спальне, вы найдете моторы в фенах и многих
игрушки; в ванной — вытяжки и электробритвы;
На кухне моторы есть практически во всех устройствах, от стиральных и посудомоечных машин до кофемолок, микроволновых печей и электрических консервных ножей.
Электродвигатели зарекомендовали себя как одни из лучших
изобретения всех времен. Давайте разберемся и узнаем, как они
работай!

Фото: Даже небольшие электродвигатели на удивление тяжелые.Это потому, что они набиты туго намотанной медью и тяжелыми магнитами.
Это мотор от старой электрической газонокосилки. Вещь медного цвета в сторону
перед осью, с прорезями, находится коммутатор, удерживающий двигатель
вращение в том же направлении (как описано ниже).

Как электромагнетизм заставляет двигатель двигаться?

Основная идея электродвигателя действительно проста: вы помещаете в него электричество с одного конца, а
ось
(металлический стержень) вращается на другом конце, давая вам возможность управлять
машина какая то.Как это работает на практике? Как именно
ваш
преобразовать электричество в движение? Чтобы найти ответ на этот вопрос, у нас есть
вернуться во времени почти на 200 лет.

Предположим, вы берете кусок обычного провода, превращаете его в большую петлю,
и положите его между полюсами мощной постоянной подковы
магнит.
Теперь, если вы подключите два конца провода к батарее,
провод будет прыгать
кратко. Удивительно, когда видишь это впервые. Это
прямо как по волшебству! Но есть совершенно научный
объяснение.Когда
электрический ток начинает течь по проводу, он создает
магнитное поле вокруг него. Если разместить провод рядом с постоянным
магнит, это временное магнитное поле взаимодействует с постоянным
поле магнита. Вы знаете, что два магнита расположены рядом друг с другом
либо притягивать, либо отталкивать. Таким же образом временный магнетизм
вокруг провода притягивает или отталкивает постоянный магнетизм от
магнит, и именно это заставляет проволоку подпрыгивать.

Правило левой руки Флеминга

Вы можете определить направление, в котором будет прыгать провод, используя
удобная мнемоника (вспомогательная память), называемая правилом левой руки Флеминга (иногда
называется Motor Rule).

Вытяните большой, указательный и второй пальцы левой руки.
рука так, чтобы все три были под прямым углом. Если вы укажете вторым пальцем
в направлении Течения
(который течет от положительного к
отрицательная клемма АКБ), а Первая
палец в
направление поля (которое
течет с севера на южный полюс
магнит), ваш thuMb будет
покажите направление, в котором провод
Движется.

Это …

  • Первый палец = Поле
  • SeCond палец = текущий
  • ЧтМб = Движение

Несколько слов о текущем

Если вас смущает то, что я говорю, что ток течет с положительного на отрицательный,
это просто историческое соглашение.Такие люди, как Бенджамин Франклин, помогли разобраться
тайна электричества еще в 18 веке, считали, что это поток положительных зарядов,
так что он перетекал с положительного на отрицательный. Мы называем эту идею условным током.
и до сих пор используют его в таких вещах, как правило левой руки Флеминга. Теперь у нас есть лучшие идеи о том, как
электричество работает, мы склонны говорить о токе как о потоке электронов от отрицательного к положительному в направлении , противоположном направлению обычного тока. Когда вы пытаетесь вычислить вращение двигателя или генератора,
обязательно помните, что ток означает обычный ток , а не поток электронов.

Как работает электродвигатель — теоретически

Фото: Электрик ремонтирует электродвигатель.
на борту авианосца.
Блестящий металл, который он использует, может выглядеть как золото,
но на самом деле это медь,
хороший проводник, который намного дешевле. Фото Джейсона Якобовица любезно предоставлено
ВМС США.

Связь между электричеством, магнетизмом и движением изначально была
открыл в 1820 году французский физик Андре-Мари
Ампер
(1775–1867), и это основная наука об электродвигателе. Но если
мы хотим превратить это удивительное научное открытие в более практическое
немного технологий для питания наших электрических косилок и зубных щеток, мы должны пойти немного дальше. Изобретателями, которые сделали это, были англичане Майкл Фарадей (1791–1867).
и Уильям Стерджен (1783–1850) и американец
Джозеф Генри (1797–1878). Вот как они
пришли к своему гениальному изобретению.

Предположим, мы сгибаем нашу проволоку в квадратную U-образную петлю, так что
эффективно
два параллельных провода, проходящие через магнитное поле. Один из них
отводит электрический ток от нас через провод, а другой
один возвращает ток обратно. Потому что ток течет в
Правило левой руки Флеминга говорит нам
два провода будут двигаться в противоположных направлениях. Другими словами, когда мы
включите электричество, один из проводов двинется вверх и
другой будет двигаться вниз.

Если бы катушка с проволокой могла продолжать двигаться вот так, она бы вращалась
постоянно — и мы будем на пути к созданию электрического
мотор. Но этого не может произойти с нашей нынешней настройкой: провода будут
быстро запутаться. Не только это, но если бы катушка могла вращаться далеко
достаточно, что-нибудь еще случится. Как только катушка достигла вертикали
положение, он перевернется, и электрический ток будет
течь через него в противоположном направлении. Теперь силы на каждого
сторона катушки перевернется.Вместо непрерывного вращения в
в том же направлении, он пойдет обратно в том же направлении, в котором только что пришел!
Представьте себе электропоезд с таким двигателем: он будет держать
шаркая назад и вперед на месте, даже не
куда угодно.

Как работает электродвигатель — на практике

Есть два способа решить эту проблему. Один из них — использовать своего рода
электрический ток, который периодически меняет направление, что известно
как переменный ток (AC).
В виде небольших батарейных
двигатели, которые мы используем дома, лучшее решение — добавить компонент
назвал коммутатором
концы катушки.(Не беспокойтесь о бессмысленных технических
имя: это немного старомодное слово «коммутация» немного похоже на
слово «добираться до работы». Это просто означает изменение взад и вперед в одном и том же
путь, который коммутируют, означает путешествовать туда и обратно.) В простейшей форме
Коммутатор представляет собой металлическое кольцо, разделенное на две отдельные половины и
его задача — реверсировать электрический ток в катушке каждый раз, когда
катушка вращается на пол-оборота. Один конец катушки прикреплен к
каждая половина коммутатора. Электрический ток от аккумулятора
подключается к электрическим клеммам двигателя.Они подают электроэнергию в коммутатор через пару свободных
разъемы, называемые щетками,
сделали
либо из кусочков графита (мягкий уголь, похожий на карандаш
«свинец») или тонкие отрезки упругого металла,
который (как
название предполагает) «задела» коммутатор. С
коммутатор на месте, когда электричество течет по цепи,
катушка будет постоянно вращаться в одном и том же направлении.

Работа: упрощенная схема деталей в электрическом
мотор. Анимация: как это работает на практике.Обратите внимание, как коммутатор меняет направление тока каждый раз, когда катушка поворачивается.
наполовину. Это означает, что сила с каждой стороны катушки всегда
толкая в том же направлении, что позволяет катушке вращаться по часовой стрелке.

Такой простой экспериментальный двигатель, как этот, не способен
большая мощность. Мы можем увеличить усилие поворота (или крутящий момент)
что
мотор может творить тремя способами: либо у нас может быть больше
мощный постоянный магнит, или мы можем увеличить электрический ток
протекает через провод, или мы можем сделать катушку так, чтобы в ней было много
«витки» (петли) очень тонкой проволоки вместо одного «витка» толстой проволоки. На практике двигатель также имеет постоянный магнит, изогнутый в
круглой формы, поэтому он почти касается катушки с проволокой, которая вращается
внутри него. Чем ближе друг к другу магнит и катушка, тем
большее усилие, которое может создать двигатель.

Хотя мы описали несколько различных частей, вы можете думать о двигателе как о двух основных компонентах:

  • По краю корпуса двигателя находится постоянный магнит (или магниты), который остается статичным, поэтому его называют статором двигателя.
  • Внутри статора находится катушка, установленная на оси, которая вращается с высокой скоростью — и это называется ротором. Ротор также включает в себя коммутатор.

Универсальные двигатели

Подобные двигатели постоянного тока

отлично подходят для игрушек с батарейным питанием (таких как модели поездов, радиоуправляемые автомобили или электробритвы), но вы не найдете их во многих бытовых приборах. Мелкие бытовые приборы (например, кофемолки или электрические блендеры) обычно используют так называемые универсальные двигатели , которые могут питаться как от переменного, так и от постоянного тока. В отличие от простого двигателя постоянного тока, универсальный двигатель имеет электромагнит вместо постоянного магнита, и он получает питание от источника постоянного или переменного тока, который вы питаете:

  • Когда вы питаетесь постоянным током, электромагнит работает как обычный постоянный магнит и создает магнитное поле, которое всегда направлено в одном направлении. Коммутатор меняет направление тока катушки каждый раз, когда катушка переворачивается, как в простом двигателе постоянного тока, поэтому катушка всегда вращается в одном и том же направлении.
  • Однако, когда вы подаете переменный ток, ток, протекающий через электромагнит, и ток, протекающий через катушку. или против часовой стрелки.А как насчет коммутатора? Частота тока изменяется намного быстрее, чем вращается двигатель, и, поскольку поле и ток всегда синхронизированы, на самом деле не имеет значения, в каком положении находится коммутатор в любой данный момент.

Анимация: Как работает универсальный двигатель: Электроснабжение питает как магнитное поле, так и вращающуюся катушку. С источником постоянного тока универсальный двигатель работает так же, как и обычный двигатель постоянного тока, как указано выше. При питании от сети переменного тока и магнитное поле, и ток в катушке меняют направление каждый раз, когда изменяется ток питания.Это означает, что сила на катушке всегда направлена ​​в одну сторону.

Фото: Типичный универсальный двигатель: основные части двигателя среднего размера от кофемолки, которая может работать как от постоянного, так и от переменного тока. Серый электромагнит по краю — это статор (статическая часть), и он питается от катушек оранжевого цвета. Обратите внимание на прорези в коллекторе и прижимающиеся к нему угольные щетки, которые обеспечивают питание ротора (вращающейся части). Асинхронные двигатели в таких вещах, как электрические железнодорожные поезда, во много раз больше и мощнее этого, и всегда работают с использованием переменного тока высокого напряжения (AC) вместо постоянного тока низкого напряжения (DC) или переменного тока умеренно низкого напряжения. который приводит в действие универсальные двигатели.

Электродвигатели прочие

В простых двигателях постоянного тока и универсальных двигателях ротор вращается внутри статора. Ротор представляет собой катушку, подключенную к источнику электроэнергии, а статор — это постоянный магнит или электромагнит. Большие двигатели переменного тока (используемые в таких вещах, как заводские машины) работают немного иначе: они пропускают переменный ток через противоположные пары магнитов, чтобы создать вращающееся магнитное поле, которое «индуцирует» (создает) магнитное поле в роторе двигателя, вызывая это вращаться.Подробнее об этом вы можете прочитать в нашей статье об асинхронных двигателях переменного тока. Если вы возьмете один из этих асинхронных двигателей и «развернете» его так, чтобы статор фактически превратился в длинную непрерывную дорожку, ротор может катиться по нему по прямой. Эта гениальная конструкция известна как линейный двигатель, и вы найдете ее в таких вещах, как заводские машины и плавучие железные дороги «маглев» (магнитная левитация).

Еще одна интересная конструкция — бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC). Статор и ротор эффективно меняются местами, при этом несколько железных катушек статичны в центре и постоянный магнит вращается вокруг них, а коммутатор и щетки заменены электронной схемой.Вы можете прочитать больше в нашей основной статье о мотор-редукторах.
Шаговые двигатели, которые вращаются на точно контролируемые углы, представляют собой разновидность бесщеточных двигателей постоянного тока.

Как работают электродвигатели?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 25 июля 2020 г.

Щелкните выключателем и мгновенно получите власть — как любили бы наши предки
электродвигатели! Вы можете найти их во всем, начиная с
электропоезда с дистанционным управлением
автомобили — и вы можете быть удивлены, насколько они распространены.Сколько электрических
моторы сейчас в комнате с тобой? Наверное, два
в вашем компьютере для начала, один круто
ездить, а еще один питает охлаждающий вентилятор. Если
вы сидите в спальне, вы найдете моторы в фенах и многих
игрушки; в ванной — вытяжки и электробритвы;
На кухне моторы есть практически во всех устройствах, от стиральных и посудомоечных машин до кофемолок, микроволновых печей и электрических консервных ножей.Электродвигатели зарекомендовали себя как одни из лучших
изобретения всех времен. Давайте разберемся и узнаем, как они
работай!

Фото: Даже небольшие электродвигатели на удивление тяжелые.
Это потому, что они набиты туго намотанной медью и тяжелыми магнитами.
Это мотор от старой электрической газонокосилки. Вещь медного цвета в сторону
перед осью, с прорезями, находится коммутатор, удерживающий двигатель
вращение в том же направлении (как описано ниже).

Как электромагнетизм заставляет двигатель двигаться?

Основная идея электродвигателя действительно проста: вы помещаете в него электричество с одного конца, а
ось
(металлический стержень) вращается на другом конце, давая вам возможность управлять
машина какая то. Как это работает на практике? Как именно
ваш
преобразовать электричество в движение? Чтобы найти ответ на этот вопрос, у нас есть
вернуться во времени почти на 200 лет.

Предположим, вы берете кусок обычного провода, превращаете его в большую петлю,
и положите его между полюсами мощной постоянной подковы
магнит.Теперь, если вы подключите два конца провода к батарее,
провод будет прыгать
кратко. Удивительно, когда видишь это впервые. Это
прямо как по волшебству! Но есть совершенно научный
объяснение. Когда
электрический ток начинает течь по проводу, он создает
магнитное поле вокруг него. Если разместить провод рядом с постоянным
магнит, это временное магнитное поле взаимодействует с постоянным
поле магнита. Вы знаете, что два магнита расположены рядом друг с другом
либо притягивать, либо отталкивать.Таким же образом временный магнетизм
вокруг провода притягивает или отталкивает постоянный магнетизм от
магнит, и именно это заставляет проволоку подпрыгивать.

Правило левой руки Флеминга

Вы можете определить направление, в котором будет прыгать провод, используя
удобная мнемоника (вспомогательная память), называемая правилом левой руки Флеминга (иногда
называется Motor Rule).

Вытяните большой, указательный и второй пальцы левой руки.
рука так, чтобы все три были под прямым углом.Если вы укажете вторым пальцем
в направлении Течения
(который течет от положительного к
отрицательная клемма АКБ), а Первая
палец в
направление поля (которое
течет с севера на южный полюс
магнит), ваш thuMb будет
покажите направление, в котором провод
Движется.

Это …

  • Первый палец = Поле
  • SeCond палец = текущий
  • ЧтМб = Движение

Несколько слов о текущем

Если вас смущает то, что я говорю, что ток течет с положительного на отрицательный,
это просто историческое соглашение.Такие люди, как Бенджамин Франклин, помогли разобраться
тайна электричества еще в 18 веке, считали, что это поток положительных зарядов,
так что он перетекал с положительного на отрицательный. Мы называем эту идею условным током.
и до сих пор используют его в таких вещах, как правило левой руки Флеминга. Теперь у нас есть лучшие идеи о том, как
электричество работает, мы склонны говорить о токе как о потоке электронов от отрицательного к положительному в направлении , противоположном направлению обычного тока. Когда вы пытаетесь вычислить вращение двигателя или генератора,
обязательно помните, что ток означает обычный ток , а не поток электронов.

Как работает электродвигатель — теоретически

Фото: Электрик ремонтирует электродвигатель.
на борту авианосца.
Блестящий металл, который он использует, может выглядеть как золото,
но на самом деле это медь,
хороший проводник, который намного дешевле. Фото Джейсона Якобовица любезно предоставлено
ВМС США.

Связь между электричеством, магнетизмом и движением изначально была
открыл в 1820 году французский физик Андре-Мари
Ампер
(1775–1867), и это основная наука об электродвигателе. Но если
мы хотим превратить это удивительное научное открытие в более практическое
немного технологий для питания наших электрических косилок и зубных щеток, мы должны пойти немного дальше. Изобретателями, которые сделали это, были англичане Майкл Фарадей (1791–1867).
и Уильям Стерджен (1783–1850) и американец
Джозеф Генри (1797–1878). Вот как они
пришли к своему гениальному изобретению.

Предположим, мы сгибаем нашу проволоку в квадратную U-образную петлю, так что
эффективно
два параллельных провода, проходящие через магнитное поле. Один из них
отводит электрический ток от нас через провод, а другой
один возвращает ток обратно. Потому что ток течет в
Правило левой руки Флеминга говорит нам
два провода будут двигаться в противоположных направлениях. Другими словами, когда мы
включите электричество, один из проводов двинется вверх и
другой будет двигаться вниз.

Если бы катушка с проволокой могла продолжать двигаться вот так, она бы вращалась
постоянно — и мы будем на пути к созданию электрического
мотор. Но этого не может произойти с нашей нынешней настройкой: провода будут
быстро запутаться. Не только это, но если бы катушка могла вращаться далеко
достаточно, что-нибудь еще случится. Как только катушка достигла вертикали
положение, он перевернется, и электрический ток будет
течь через него в противоположном направлении. Теперь силы на каждого
сторона катушки перевернется.Вместо непрерывного вращения в
в том же направлении, он пойдет обратно в том же направлении, в котором только что пришел!
Представьте себе электропоезд с таким двигателем: он будет держать
шаркая назад и вперед на месте, даже не
куда угодно.

Как работает электродвигатель — на практике

Есть два способа решить эту проблему. Один из них — использовать своего рода
электрический ток, который периодически меняет направление, что известно
как переменный ток (AC).
В виде небольших батарейных
двигатели, которые мы используем дома, лучшее решение — добавить компонент
назвал коммутатором
концы катушки.(Не беспокойтесь о бессмысленных технических
имя: это немного старомодное слово «коммутация» немного похоже на
слово «добираться до работы». Это просто означает изменение взад и вперед в одном и том же
путь, который коммутируют, означает путешествовать туда и обратно.) В простейшей форме
Коммутатор представляет собой металлическое кольцо, разделенное на две отдельные половины и
его задача — реверсировать электрический ток в катушке каждый раз, когда
катушка вращается на пол-оборота. Один конец катушки прикреплен к
каждая половина коммутатора. Электрический ток от аккумулятора
подключается к электрическим клеммам двигателя.Они подают электроэнергию в коммутатор через пару свободных
разъемы, называемые щетками,
сделали
либо из кусочков графита (мягкий уголь, похожий на карандаш
«свинец») или тонкие отрезки упругого металла,
который (как
название предполагает) «задела» коммутатор. С
коммутатор на месте, когда электричество течет по цепи,
катушка будет постоянно вращаться в одном и том же направлении.

Работа: упрощенная схема деталей в электрическом
мотор. Анимация: как это работает на практике.Обратите внимание, как коммутатор меняет направление тока каждый раз, когда катушка поворачивается.
наполовину. Это означает, что сила с каждой стороны катушки всегда
толкая в том же направлении, что позволяет катушке вращаться по часовой стрелке.

Такой простой экспериментальный двигатель, как этот, не способен
большая мощность. Мы можем увеличить усилие поворота (или крутящий момент)
что
мотор может творить тремя способами: либо у нас может быть больше
мощный постоянный магнит, или мы можем увеличить электрический ток
протекает через провод, или мы можем сделать катушку так, чтобы в ней было много
«витки» (петли) очень тонкой проволоки вместо одного «витка» толстой проволоки. На практике двигатель также имеет постоянный магнит, изогнутый в
круглой формы, поэтому он почти касается катушки с проволокой, которая вращается
внутри него. Чем ближе друг к другу магнит и катушка, тем
большее усилие, которое может создать двигатель.

Хотя мы описали несколько различных частей, вы можете думать о двигателе как о двух основных компонентах:

  • По краю корпуса двигателя находится постоянный магнит (или магниты), который остается статичным, поэтому его называют статором двигателя.
  • Внутри статора находится катушка, установленная на оси, которая вращается с высокой скоростью — и это называется ротором. Ротор также включает в себя коммутатор.

Универсальные двигатели

Подобные двигатели постоянного тока

отлично подходят для игрушек с батарейным питанием (таких как модели поездов, радиоуправляемые автомобили или электробритвы), но вы не найдете их во многих бытовых приборах. Мелкие бытовые приборы (например, кофемолки или электрические блендеры) обычно используют так называемые универсальные двигатели , которые могут питаться как от переменного, так и от постоянного тока. В отличие от простого двигателя постоянного тока, универсальный двигатель имеет электромагнит вместо постоянного магнита, и он получает питание от источника постоянного или переменного тока, который вы питаете:

  • Когда вы питаетесь постоянным током, электромагнит работает как обычный постоянный магнит и создает магнитное поле, которое всегда направлено в одном направлении. Коммутатор меняет направление тока катушки каждый раз, когда катушка переворачивается, как в простом двигателе постоянного тока, поэтому катушка всегда вращается в одном и том же направлении.
  • Однако, когда вы подаете переменный ток, ток, протекающий через электромагнит, и ток, протекающий через катушку. или против часовой стрелки.А как насчет коммутатора? Частота тока изменяется намного быстрее, чем вращается двигатель, и, поскольку поле и ток всегда синхронизированы, на самом деле не имеет значения, в каком положении находится коммутатор в любой данный момент.

Анимация: Как работает универсальный двигатель: Электроснабжение питает как магнитное поле, так и вращающуюся катушку. С источником постоянного тока универсальный двигатель работает так же, как и обычный двигатель постоянного тока, как указано выше. При питании от сети переменного тока и магнитное поле, и ток в катушке меняют направление каждый раз, когда изменяется ток питания.Это означает, что сила на катушке всегда направлена ​​в одну сторону.

Фото: Типичный универсальный двигатель: основные части двигателя среднего размера от кофемолки, которая может работать как от постоянного, так и от переменного тока. Серый электромагнит по краю — это статор (статическая часть), и он питается от катушек оранжевого цвета. Обратите внимание на прорези в коллекторе и прижимающиеся к нему угольные щетки, которые обеспечивают питание ротора (вращающейся части). Асинхронные двигатели в таких вещах, как электрические железнодорожные поезда, во много раз больше и мощнее этого, и всегда работают с использованием переменного тока высокого напряжения (AC) вместо постоянного тока низкого напряжения (DC) или переменного тока умеренно низкого напряжения. который приводит в действие универсальные двигатели.

Электродвигатели прочие

В простых двигателях постоянного тока и универсальных двигателях ротор вращается внутри статора. Ротор представляет собой катушку, подключенную к источнику электроэнергии, а статор — это постоянный магнит или электромагнит. Большие двигатели переменного тока (используемые в таких вещах, как заводские машины) работают немного иначе: они пропускают переменный ток через противоположные пары магнитов, чтобы создать вращающееся магнитное поле, которое «индуцирует» (создает) магнитное поле в роторе двигателя, вызывая это вращаться.Подробнее об этом вы можете прочитать в нашей статье об асинхронных двигателях переменного тока. Если вы возьмете один из этих асинхронных двигателей и «развернете» его так, чтобы статор фактически превратился в длинную непрерывную дорожку, ротор может катиться по нему по прямой. Эта гениальная конструкция известна как линейный двигатель, и вы найдете ее в таких вещах, как заводские машины и плавучие железные дороги «маглев» (магнитная левитация).

Еще одна интересная конструкция — бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC). Статор и ротор эффективно меняются местами, при этом несколько железных катушек статичны в центре и постоянный магнит вращается вокруг них, а коммутатор и щетки заменены электронной схемой.Вы можете прочитать больше в нашей основной статье о мотор-редукторах.
Шаговые двигатели, которые вращаются на точно контролируемые углы, представляют собой разновидность бесщеточных двигателей постоянного тока.

Как работают электродвигатели?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 25 июля 2020 г.

Щелкните выключателем и мгновенно получите власть — как любили бы наши предки
электродвигатели! Вы можете найти их во всем, начиная с
электропоезда с дистанционным управлением
автомобили — и вы можете быть удивлены, насколько они распространены.Сколько электрических
моторы сейчас в комнате с тобой? Наверное, два
в вашем компьютере для начала, один круто
ездить, а еще один питает охлаждающий вентилятор. Если
вы сидите в спальне, вы найдете моторы в фенах и многих
игрушки; в ванной — вытяжки и электробритвы;
На кухне моторы есть практически во всех устройствах, от стиральных и посудомоечных машин до кофемолок, микроволновых печей и электрических консервных ножей.Электродвигатели зарекомендовали себя как одни из лучших
изобретения всех времен. Давайте разберемся и узнаем, как они
работай!

Фото: Даже небольшие электродвигатели на удивление тяжелые.
Это потому, что они набиты туго намотанной медью и тяжелыми магнитами.
Это мотор от старой электрической газонокосилки. Вещь медного цвета в сторону
перед осью, с прорезями, находится коммутатор, удерживающий двигатель
вращение в том же направлении (как описано ниже).

Как электромагнетизм заставляет двигатель двигаться?

Основная идея электродвигателя действительно проста: вы помещаете в него электричество с одного конца, а
ось
(металлический стержень) вращается на другом конце, давая вам возможность управлять
машина какая то. Как это работает на практике? Как именно
ваш
преобразовать электричество в движение? Чтобы найти ответ на этот вопрос, у нас есть
вернуться во времени почти на 200 лет.

Предположим, вы берете кусок обычного провода, превращаете его в большую петлю,
и положите его между полюсами мощной постоянной подковы
магнит.Теперь, если вы подключите два конца провода к батарее,
провод будет прыгать
кратко. Удивительно, когда видишь это впервые. Это
прямо как по волшебству! Но есть совершенно научный
объяснение. Когда
электрический ток начинает течь по проводу, он создает
магнитное поле вокруг него. Если разместить провод рядом с постоянным
магнит, это временное магнитное поле взаимодействует с постоянным
поле магнита. Вы знаете, что два магнита расположены рядом друг с другом
либо притягивать, либо отталкивать.Таким же образом временный магнетизм
вокруг провода притягивает или отталкивает постоянный магнетизм от
магнит, и именно это заставляет проволоку подпрыгивать.

Правило левой руки Флеминга

Вы можете определить направление, в котором будет прыгать провод, используя
удобная мнемоника (вспомогательная память), называемая правилом левой руки Флеминга (иногда
называется Motor Rule).

Вытяните большой, указательный и второй пальцы левой руки.
рука так, чтобы все три были под прямым углом.Если вы укажете вторым пальцем
в направлении Течения
(который течет от положительного к
отрицательная клемма АКБ), а Первая
палец в
направление поля (которое
течет с севера на южный полюс
магнит), ваш thuMb будет
покажите направление, в котором провод
Движется.

Это …

  • Первый палец = Поле
  • SeCond палец = текущий
  • ЧтМб = Движение

Несколько слов о текущем

Если вас смущает то, что я говорю, что ток течет с положительного на отрицательный,
это просто историческое соглашение.Такие люди, как Бенджамин Франклин, помогли разобраться
тайна электричества еще в 18 веке, считали, что это поток положительных зарядов,
так что он перетекал с положительного на отрицательный. Мы называем эту идею условным током.
и до сих пор используют его в таких вещах, как правило левой руки Флеминга. Теперь у нас есть лучшие идеи о том, как
электричество работает, мы склонны говорить о токе как о потоке электронов от отрицательного к положительному в направлении , противоположном направлению обычного тока. Когда вы пытаетесь вычислить вращение двигателя или генератора,
обязательно помните, что ток означает обычный ток , а не поток электронов.

Как работает электродвигатель — теоретически

Фото: Электрик ремонтирует электродвигатель.
на борту авианосца.
Блестящий металл, который он использует, может выглядеть как золото,
но на самом деле это медь,
хороший проводник, который намного дешевле. Фото Джейсона Якобовица любезно предоставлено
ВМС США.

Связь между электричеством, магнетизмом и движением изначально была
открыл в 1820 году французский физик Андре-Мари
Ампер
(1775–1867), и это основная наука об электродвигателе. Но если
мы хотим превратить это удивительное научное открытие в более практическое
немного технологий для питания наших электрических косилок и зубных щеток, мы должны пойти немного дальше. Изобретателями, которые сделали это, были англичане Майкл Фарадей (1791–1867).
и Уильям Стерджен (1783–1850) и американец
Джозеф Генри (1797–1878). Вот как они
пришли к своему гениальному изобретению.

Предположим, мы сгибаем нашу проволоку в квадратную U-образную петлю, так что
эффективно
два параллельных провода, проходящие через магнитное поле. Один из них
отводит электрический ток от нас через провод, а другой
один возвращает ток обратно. Потому что ток течет в
Правило левой руки Флеминга говорит нам
два провода будут двигаться в противоположных направлениях. Другими словами, когда мы
включите электричество, один из проводов двинется вверх и
другой будет двигаться вниз.

Если бы катушка с проволокой могла продолжать двигаться вот так, она бы вращалась
постоянно — и мы будем на пути к созданию электрического
мотор. Но этого не может произойти с нашей нынешней настройкой: провода будут
быстро запутаться. Не только это, но если бы катушка могла вращаться далеко
достаточно, что-нибудь еще случится. Как только катушка достигла вертикали
положение, он перевернется, и электрический ток будет
течь через него в противоположном направлении. Теперь силы на каждого
сторона катушки перевернется.Вместо непрерывного вращения в
в том же направлении, он пойдет обратно в том же направлении, в котором только что пришел!
Представьте себе электропоезд с таким двигателем: он будет держать
шаркая назад и вперед на месте, даже не
куда угодно.

Как работает электродвигатель — на практике

Есть два способа решить эту проблему. Один из них — использовать своего рода
электрический ток, который периодически меняет направление, что известно
как переменный ток (AC).
В виде небольших батарейных
двигатели, которые мы используем дома, лучшее решение — добавить компонент
назвал коммутатором
концы катушки.(Не беспокойтесь о бессмысленных технических
имя: это немного старомодное слово «коммутация» немного похоже на
слово «добираться до работы». Это просто означает изменение взад и вперед в одном и том же
путь, который коммутируют, означает путешествовать туда и обратно.) В простейшей форме
Коммутатор представляет собой металлическое кольцо, разделенное на две отдельные половины и
его задача — реверсировать электрический ток в катушке каждый раз, когда
катушка вращается на пол-оборота. Один конец катушки прикреплен к
каждая половина коммутатора. Электрический ток от аккумулятора
подключается к электрическим клеммам двигателя.Они подают электроэнергию в коммутатор через пару свободных
разъемы, называемые щетками,
сделали
либо из кусочков графита (мягкий уголь, похожий на карандаш
«свинец») или тонкие отрезки упругого металла,
который (как
название предполагает) «задела» коммутатор. С
коммутатор на месте, когда электричество течет по цепи,
катушка будет постоянно вращаться в одном и том же направлении.

Работа: упрощенная схема деталей в электрическом
мотор. Анимация: как это работает на практике.Обратите внимание, как коммутатор меняет направление тока каждый раз, когда катушка поворачивается.
наполовину. Это означает, что сила с каждой стороны катушки всегда
толкая в том же направлении, что позволяет катушке вращаться по часовой стрелке.

Такой простой экспериментальный двигатель, как этот, не способен
большая мощность. Мы можем увеличить усилие поворота (или крутящий момент)
что
мотор может творить тремя способами: либо у нас может быть больше
мощный постоянный магнит, или мы можем увеличить электрический ток
протекает через провод, или мы можем сделать катушку так, чтобы в ней было много
«витки» (петли) очень тонкой проволоки вместо одного «витка» толстой проволоки. На практике двигатель также имеет постоянный магнит, изогнутый в
круглой формы, поэтому он почти касается катушки с проволокой, которая вращается
внутри него. Чем ближе друг к другу магнит и катушка, тем
большее усилие, которое может создать двигатель.

Хотя мы описали несколько различных частей, вы можете думать о двигателе как о двух основных компонентах:

  • По краю корпуса двигателя находится постоянный магнит (или магниты), который остается статичным, поэтому его называют статором двигателя.
  • Внутри статора находится катушка, установленная на оси, которая вращается с высокой скоростью — и это называется ротором. Ротор также включает в себя коммутатор.

Универсальные двигатели

Подобные двигатели постоянного тока

отлично подходят для игрушек с батарейным питанием (таких как модели поездов, радиоуправляемые автомобили или электробритвы), но вы не найдете их во многих бытовых приборах. Мелкие бытовые приборы (например, кофемолки или электрические блендеры) обычно используют так называемые универсальные двигатели , которые могут питаться как от переменного, так и от постоянного тока. В отличие от простого двигателя постоянного тока, универсальный двигатель имеет электромагнит вместо постоянного магнита, и он получает питание от источника постоянного или переменного тока, который вы питаете:

  • Когда вы питаетесь постоянным током, электромагнит работает как обычный постоянный магнит и создает магнитное поле, которое всегда направлено в одном направлении. Коммутатор меняет направление тока катушки каждый раз, когда катушка переворачивается, как в простом двигателе постоянного тока, поэтому катушка всегда вращается в одном и том же направлении.
  • Однако, когда вы подаете переменный ток, ток, протекающий через электромагнит, и ток, протекающий через катушку. или против часовой стрелки.А как насчет коммутатора? Частота тока изменяется намного быстрее, чем вращается двигатель, и, поскольку поле и ток всегда синхронизированы, на самом деле не имеет значения, в каком положении находится коммутатор в любой данный момент.

Анимация: Как работает универсальный двигатель: Электроснабжение питает как магнитное поле, так и вращающуюся катушку. С источником постоянного тока универсальный двигатель работает так же, как и обычный двигатель постоянного тока, как указано выше. При питании от сети переменного тока и магнитное поле, и ток в катушке меняют направление каждый раз, когда изменяется ток питания.Это означает, что сила на катушке всегда направлена ​​в одну сторону.

Фото: Типичный универсальный двигатель: основные части двигателя среднего размера от кофемолки, которая может работать как от постоянного, так и от переменного тока. Серый электромагнит по краю — это статор (статическая часть), и он питается от катушек оранжевого цвета. Обратите внимание на прорези в коллекторе и прижимающиеся к нему угольные щетки, которые обеспечивают питание ротора (вращающейся части). Асинхронные двигатели в таких вещах, как электрические железнодорожные поезда, во много раз больше и мощнее этого, и всегда работают с использованием переменного тока высокого напряжения (AC) вместо постоянного тока низкого напряжения (DC) или переменного тока умеренно низкого напряжения. который приводит в действие универсальные двигатели.

Электродвигатели прочие

В простых двигателях постоянного тока и универсальных двигателях ротор вращается внутри статора. Ротор представляет собой катушку, подключенную к источнику электроэнергии, а статор — это постоянный магнит или электромагнит. Большие двигатели переменного тока (используемые в таких вещах, как заводские машины) работают немного иначе: они пропускают переменный ток через противоположные пары магнитов, чтобы создать вращающееся магнитное поле, которое «индуцирует» (создает) магнитное поле в роторе двигателя, вызывая это вращаться.Подробнее об этом вы можете прочитать в нашей статье об асинхронных двигателях переменного тока. Если вы возьмете один из этих асинхронных двигателей и «развернете» его так, чтобы статор фактически превратился в длинную непрерывную дорожку, ротор может катиться по нему по прямой. Эта гениальная конструкция известна как линейный двигатель, и вы найдете ее в таких вещах, как заводские машины и плавучие железные дороги «маглев» (магнитная левитация).

Еще одна интересная конструкция — бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC). Статор и ротор эффективно меняются местами, при этом несколько железных катушек статичны в центре и постоянный магнит вращается вокруг них, а коммутатор и щетки заменены электронной схемой.Вы можете прочитать больше в нашей основной статье о мотор-редукторах.
Шаговые двигатели, которые вращаются на точно контролируемые углы, представляют собой разновидность бесщеточных двигателей постоянного тока.

Как работает электродвигатель?

Почти неизбежно вы придете к моменту в своей жизни, когда столкнетесь с несчастным маленьким ребенком и движущейся игрушкой, которая больше не двигается. Вы можете разобрать игрушку, полагаясь на свою удобство, чтобы спасти положение, но, оставшись с грудой компонентов, вы вполне можете задаться вопросом, как эти витки яркой проволоки создают движение.Помимо сломанных игрушек, электродвигатели используются во многих устройствах, которые заставляют наше современное общество двигаться, от автомобилей до часов и охлаждающих вентиляторов в вашем компьютере.

Части электродвигателя

Электродвигатель создает вращательное или круговое движение. Центральная часть двигателя — это цилиндр, называемый якорем или ротором. Якорь удерживает остальные компоненты, а также является частью двигателя, которая вращается. Вокруг якоря находится статор, в котором находятся изолированные катушки с проволокой, обычно медной.Когда к двигателю подается ток, статор создает магнитное поле, которое приводит в движение якорь. В зависимости от конструкции двигателя вы также можете найти щетки или тонкие металлические волокна, которые удерживают ток на противоположной стороне двигателя, когда он вращается.

Как заставить работать

Вы могли заметить, что когда у вас есть два магнита, противоположные полюса притягиваются, а подобные полюса отталкиваются. Электродвигатель использует этот принцип для создания крутящего момента или силы вращения. Не электрический ток сам по себе, а создаваемое им магнитное поле генерирует силу, когда электродвигатель находится в движении. Электричество, движущееся по проводу, создает круговое магнитное поле, в котором провод является источником и центром вращения. Когда вы добавляете ток, статор и якорь образуют стабильное магнитное поле и электромагнит, который толкается или вращается в этом поле соответственно.

Различные типы электродвигателей

Основной двигатель работает от постоянного или постоянного тока, но другие двигатели могут работать от переменного или переменного тока. Батареи вырабатывают постоянный ток, а розетки в вашем доме — переменные.Для того, чтобы двигатель работал от сети переменного тока, необходимы два намотанных магнита, которые не соприкасаются. Они приводят в движение двигатель посредством явления, известного как индукция. Эти асинхронные двигатели являются бесщеточными, так как не требуют физического контакта, который обеспечивает щетка. Некоторые двигатели постоянного тока также являются бесщеточными и вместо этого используют переключатель, который изменяет полярность магнитного поля, чтобы двигатель работал. Универсальные двигатели — это асинхронные двигатели, которые могут использовать любой источник энергии.

Создание простого электродвигателя

Теперь, когда у вас есть основные части и принципы, вы можете поиграть с концепцией дома.Сделайте катушку из медной проволоки более низкого сечения и проденьте каждый конец через алюминиевую банку, чтобы подвесить ее. Поместите небольшой сильный магнит с обеих сторон подвешенной катушки, чтобы создать магнитное поле. Если вы прикрепите аккумулятор к обеим банкам с помощью зажимов из крокодиловой кожи, ваша катушка станет электромагнитом, а созданный вами ротор из медной проволоки должен начать вращаться.

Электродвигатели

: что это такое и как они работают?

Электродвигатели используются постоянно для питания устройств, которые мы используем каждый день.Будь то вентилятор, охлаждающий вас в жаркий день, двигатель воздуходувки для листьев или электромобиль, без электродвигателей, мир был бы совсем другим.

Что такое электродвигатель?

Электродвигатель — это машина, которая может преобразовывать электрическую энергию в механическую (в частности, кинетическую энергию или энергию движения). Обычно это достигается за счет использования взаимосвязи между электричеством и магнетизмом.

Электродвигатели могут питаться от переменного тока, например от сетевой розетки, или постоянного тока, например от аккумулятора.

Как работает электродвигатель?

Основной принцип, лежащий в основе электродвигателя, заключается в том, что должна быть катушка с проволокой, которая может свободно вращаться в присутствии внешнего магнитного поля.

Когда ток проходит через катушку с проволокой, взаимодействие между током и полем создает крутящий момент, заставляющий катушку вращаться. Это вращение можно использовать, например, для вращения шин игрушечной машины, или оно может приводить в движение коленчатый вал и преобразовывать вращательное движение в поступательное.

Как сделать свой собственный электродвигатель

Иногда лучший способ понять, как работает двигатель, — это построить его самостоятельно. Вы можете построить простой двигатель постоянного тока из обычных предметов домашнего обихода.

Посылая ток через провод тщательно продуманной формы в присутствии магнитного поля, мы можем создать часть нашей цепи, которая будет вращаться, позволяя нам преобразовывать электрическую энергию в механическую.

    Сделайте катушку из проволоки, обернув ее вокруг ячейки «D» 1.Аккумулятор 5 В несколько раз (аккумулятор служит формой; снимите катушку, когда закончите намотку). Оставьте примерно 2–3 см торча с обоих концов. Убедитесь, что все витки намотаны в одном направлении.

    Катушка должна быть хорошо сбалансирована на этих концах, чтобы она могла легко поворачиваться, когда ее помещают в подставку, предусмотренную скрепками. Вы должны удерживать катушку вместе, скручивая последнюю петлю вокруг катушек, чтобы намотать катушки вместе.

    Когда катушка находится в показанном положении, с одного из концов провода, который будет контактировать со скрепками, изоляция должна быть удалена только с нижней стороны.Другой конец должен быть полностью обнажен в месте контакта со скрепкой. Таким образом, примерно половину времени через катушку будет проходить ток.

    Согните две скрепки так, чтобы они удерживали катушку, как показано, и закрепили их на месте.

    Поместите постоянный магнит под катушку.

    Подключите источник питания, например аккумулятор D, который вы использовали в качестве формы, к скрепкам.

    Попробуйте запустить двигатель, слегка покрутив катушку. Попробуйте, настройте, попробуйте, настройте, попробуйте и еще раз, пока не добьетесь успеха!

Как это работает?

Если катушка ориентирована, как показано на изображении, ток проходит через катушку по часовой стрелке, а магнитное поле направлено вверх, тогда верх катушки будет ощущать силу, указывающую наружу (относительно экрана компьютера, на котором вы это смотрите. ), и нижняя часть катушки почувствует направленную внутрь силу.Это заставит катушку вращаться.

Как только ваша катушка повернется на 180 градусов, ток будет течь против часовой стрелки. Однако, поскольку вы сняли половину провода, ток не будет течь, пока катушка перевернута. Это сделано для того, чтобы у нас не возникла сила в противоположном направлении, заставляющая катушку реверсировать, а не продолжать.

При условии, что первоначальный толчок из-за поля достаточно силен, катушка перевернется на 180 градусов, совершая полный оборот, к концу которого ток течет таким образом, что сила заставляет ее сделать еще один оборот, как и раньше. .Если все достаточно хорошо сбалансировано, мотор должен вращаться довольно быстро и долго.

Запчасти для коммерческих двигателей

К компонентам промышленного двигателя относятся следующие:

Якорь — это силовая часть двигателя. Он может быть расположен на роторе (вращающаяся часть) или на статоре (неподвижная часть). Якорь состоит из катушек проволоки, которые взаимодействуют с магнитным полем при прохождении тока.В нашем самодельном двигателе катушка была якорем и ротором, а скрепки — статором.

Щетки позволяют передавать ток на ротор при его вращении. В нашем самодельном моторе точка контакта скрепок и медного провода служила той же цели.

Коммутатор служит для периодического изменения направления тока. Это необходимо в двигателе постоянного тока или двигателе постоянного тока, но обычно не в двигателе переменного тока или двигателе переменного тока, поскольку ток уже меняет направление.Мы достигли тока включения / выключения в нашем двигателе, оставив одну сторону контактного провода изолированной.

Полевой магнит или полевые катушки (электромагниты) создают необходимое магнитное поле.

Ось представляет собой стержнеобразную деталь, совмещенную с осью вращения ротора, так что она вращается вместе с ротором. Горизонтальные концы нашего самодельного мотора были по сути осью.

Шестерня — это небольшая шестерня, которая может использоваться для передачи движения двигателя другому объекту или части машины.

Типы электродвигателей

Существует много различных типов электродвигателей. Хотя сначала они подразделяются на двигатели переменного или постоянного тока, возможны и многие другие варианты. Будь то тяжелые, легкие, сельскохозяйственные или общие, здесь перечислены лишь некоторые из множества типов.

Однофазный двигатель работает от одного источника переменного тока.

Трехфазный двигатель — это двигатель, который приводится в действие тремя переменными токами одинаковой частоты, не совпадающими по фазе друг с другом.

Синхронный двигатель — это двигатель, период вращения которого кратен частоте переменного тока.

В асинхронном асинхронном двигателе или , электрический ток в роторе генерируется за счет электромагнитной индукции из магнитного поля обмотки статора.

Шаговый двигатель — это бесщеточный двигатель постоянного тока, который разбивает полный оборот на равные ступени. Мотор может двигаться и удерживаться на любом из шагов.

Электрогенераторы

Электрогенераторы являются реверсом электродвигателей; они берут механическую энергию и преобразуют ее в электрическую. Это можно сделать разными способами.

Например, энергия ветра может использоваться для вращения лопастей вентилятора ветрогенератора, которые вращают ротор внутри генератора, и возникающая в результате электромагнитная индукция вызывает протекание тока. Аналогичным образом работают гидроэлектростанции: падающая вода вращает лопасти турбины.

Как работают электродвигатели и генераторы

Электромобили используют исключительно электродвигатели для движения, а гибриды используют электродвигатели, чтобы помочь своим двигателям внутреннего сгорания при передвижении. Но это не все. Именно эти двигатели могут использоваться и используются для выработки электроэнергии (посредством рекуперативного торможения) для зарядки бортовых аккумуляторов этих транспортных средств.

Самый частый вопрос: «Как это может быть … как это работает?» Большинство людей понимают, что для работы двигатель приводится в действие электричеством — они каждый день видят это в своей бытовой технике (стиральных машинах, пылесосах, кухонных комбайнах).

Но идея о том, что двигатель может «вращаться в обратном направлении», фактически вырабатывая электричество, а не потребляя его, кажется почти магией. Но как только связь между магнитами и электричеством (электромагнетизм) и концепция сохранения энергии будет понята, тайна исчезнет.

Электромагнетизм

Электроэнергия и выработка электроэнергии начинаются со свойства электромагнетизма — физических отношений между магнитом и электричеством. Электромагнит — это устройство, которое действует как магнит, но его магнитная сила проявляется и контролируется электричеством.

Когда провод, сделанный из проводящего материала (например, меди), проходит через магнитное поле, в проводе создается ток (элементарный генератор). И наоборот, когда электричество проходит через провод, намотанный вокруг железного сердечника, и этот сердечник находится в присутствии магнитного поля, он будет двигаться и скручиваться (очень простой двигатель).

Моторы / генераторы

Мотор / генераторы — это действительно одно устройство, которое может работать в двух противоположных режимах. Вопреки тому, что иногда думают люди, это не означает, что два режима двигателя / генератора работают в обратном направлении друг от друга (что в качестве двигателя устройство вращается в одном направлении, а в качестве генератора оно вращается в противоположном направлении).

Вал всегда вращается одинаково. «Смена направления» заключается в потоке электричества. Как двигатель, он потребляет электричество (поступает) для производства механической энергии, а как генератор он потребляет механическую энергию для производства электричества (вытекает).

Электромеханическое вращение

Электродвигатели / генераторы обычно бывают двух типов: переменного (переменного тока) или постоянного (постоянного тока), и эти обозначения указывают на тип электроэнергии, которую они потребляют и генерируют.

Если не вдаваться в подробности и не затемнять проблему, то вот разница: переменный ток меняет направление (чередуется) по мере прохождения через цепь. Постоянный ток течет в одном направлении (остается неизменным) при прохождении через цепь.

Тип используемого тока в основном зависит от стоимости устройства и его эффективности (двигатель / генератор переменного тока, как правило, дороже, но также намного эффективнее). Достаточно сказать, что в большинстве гибридов и во многих более крупных полностью электрических транспортных средствах используются двигатели / генераторы переменного тока — так что это тип, на котором мы сосредоточимся в этом объяснении.

Двигатель / генератор переменного тока состоит из 4 основных частей:

  • Установленный на валу якорь с проволочной обмоткой (ротор)
  • Поле магнитов, которые индуцируют электрическую энергию, накопленную бок о бок в корпусе (статоре)
  • Контактные кольца, которые переносят переменный ток к / от якоря
  • Щетки, которые контактируют с контактными кольцами и передают ток в / из электрической цепи

Генератор переменного тока в действии

Якорь приводится в движение механическим источником энергии (например, при промышленном производстве электроэнергии это будет паровая турбина). Когда этот намотанный ротор вращается, его проволочная катушка проходит над постоянными магнитами в статоре, и в проводах якоря создается электрический ток.

Но поскольку каждая отдельная петля в катушке сначала проходит через северный полюс, а затем последовательно через южный полюс каждого магнита, когда он вращается вокруг своей оси, индуцированный ток постоянно и быстро меняет направление. Каждое изменение направления называется циклом и измеряется в циклах в секунду или герцах (Гц).

В Соединенных Штатах частота цикла составляет 60 Гц (60 раз в секунду), а в большинстве других развитых стран мира — 50 Гц.Отдельные контактные кольца установлены на каждом из двух концов проволочной петли ротора, чтобы обеспечить путь для выхода тока из якоря. Щетки (которые на самом деле являются угольными контактами) скользят по контактным кольцам и завершают путь для тока в цепь, к которой подключен генератор.

Двигатель переменного тока в действии

Действие двигателя (передача механической энергии), по сути, противоположно действию генератора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *