Электрический двигатель это: Электрические двигатели: классификация, устройство, принцип работы

Содержание

Электрические двигатели: классификация, устройство, принцип работы

Электрический двигатель 3Электрический двигатель – специальная машина (ее еще называют электромеханическим преобразователем), с помощью которой электроэнергия преобразовывается в механическое движение.

Побочный эффект такой конвертации – выделение тепла.

При-этом современные двигатели обладают очень высоким КПД, который достигает 98%, в результате чего их использование экономически более выгодно по сравнению с двигателями внутренного сгорания. Электрические двигатели используются во всех сферах народного хозяйства, начиная от бытового применения, заканчивая военной техникой.

Электрические двигатели и их разновидности

Как известно с базового школьного курса физики, ток бывает переменным и постоянным. В бытовой электросети – переменный ток. Батарейки, аккумуляторы и другие мобильные источники питания предоставляют постоянный ток.

 

Электродвигатели постоянного тока характеризуются хорошими эксплуатационными и динамическими характеристиками.

 Такие изделия широко используются в подъемных машинах, буровых станках, полимерном оборудовании, в некоторых агрегатах экскаваторов.

По принципу работы электродвигатели переменного тока бывают

  • асинхронными;
  • синхронными.

Подробное сравнение этих видов машин можно почитать тут. Электрический двигатель 2

Синхронные двигатели – электрические машины, где скорость вращения ротора полностью идентична частоте магнитного поля. Учитывая эту особенность, такие устройства актуальны там, где необходима стабильная высокая скорость вращения: насосы, крупные вентиляторы, генераторы, компрессоры, стиральные машины, пылесосы, практически все электроинструменты.

Особое внимание среди синхронных устройств, заслуживают шаговые двигатели. Они обладают несколькими обмотками. Такой подход позволяет с высокой точностью изменять скорость вращения таких электродвигателей.

Асинхронными двигателями называют такие машины, в которых скорость ротора отличается от частоты движения магнитного поля.

Нашли свое применение в подавляющем большинстве отраслей народного хозяйства: в приводах дымососов, транспортерах, шаровых мельницах, наждачных, сверлильных станках, в холодильном оборудовании, вентиляторах, кондиционерах, микроприводах.

Максимальная скорость вращения асинхронных установок – 3000 об/мин.

Интересное видео о двигателях смотрите ниже:

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Асинхронные электродвигатели могут обладать фазным и короткозамкнутым ротором.

Короткозамкнутый ротор более распространен.

Такие двигатели обладают следующими преимуществами:

  • относительно одинаковая скорость вращения при разных уровнях нагрузки;
  • не боятся непродолжительных механических перегрузок;
  • простая конструкция;
  • несложная автоматизация и пуск;
  • высокий КПД (коэффициент полезного действия).

Электродвигатели с короткозамкнутым контуром требуют большой пусковой ток.

Если невозможно реализовать выполнение этого условия, то используют устройства с фазным ротором. Они обладают такими достоинствами:

  • хороший начальный вращающий момент;
  • нечувствительны к кратковременным перегрузкам механической природы;
  • постоянная скорость работы при наличии нагрузок;
  • малый пусковой ток;
  • с такими двигателями применяют автоматические пусковые устройства;
  • могут в небольших пределах изменять скорость вращения.

К основным недостаткам асинхронных двигателей относят то, что изменять их скорость работы можно только посредством изменения частоты электрического тока.

Кроме того, частота вращения – относительна. Она колеблется в небольших пределах. Иногда это недопустимо.

Интересное видео об асинхронных электродвигателях смотрите ниже:

Особенности работы синхронных двигателей

Все синхронные двигатели обладают такими преимуществами:

  1. Они не отдают и не потребляют реактивную энергию в сеть. Это позволяет уменьшить их габариты при сохранении мощности. Типичный синхронный электродвигатель меньше асинхронного.
  2. В сравнении с асинхронными устройствами, менее чувствительны к скачкам напряжения.
  3. Хорошая сопротивляемость перегрузкам.
  4. Такие электрические машины способны поддерживать постоянную скорость вращения, если уровень нагрузок не превышает допустимые пределы.

В любой бочке, есть ложка с дегтем. Синхронным электродвигателям присущи такие недостатки:

  • сложная конструкция;
  • затрудненный пуск в ход;
  • довольно сложно изменять скорость вращения (посредством изменения значения частоты тока).

Сочетание всех этих особенностей делает синхронные двигатели невыгодными при мощностях до 100 Вт. А вот на более высоких уровнях производительности, синхронные машины показывают себя во всей красе.

Для чего нужен электродвигатель и чем они отличаются

Что из себя представляет электродвигатель

Говоря техническим языком, электродвигатель является элементом, который преобразует электричество в механическую энергию, что приводит в движение весь механизм. Поэтому двигатель и называют главным составляющим. Давайте же разберемся подробнее, для чего нужен электродвигатель, из чего он состоит и как работает.Первые модели были произведены еще в 19 ст. Но перед этим была четко сформулирована цель – получить механическую энергию для передвижения и других действий с помощью электричества.

Разберемся, из чего состоит электродвигатель. Главными элементами считаются статор – неподвижная часть (корпус) и ротор – подвижная часть механизма. Помимо этого, в состав двигателя входят еще десятки мелких деталей, таких как подшипники, обмотка из медной проволоки и так далее. На этой странице можно посмотреть все электрические характеристики электродвигателей.

Что такое электродвигатель

Теперь давайте рассмотрим виды электрических двигателей. В основном они классифицируются по типу питания – это двигатели постоянного тока и переменного, и по принципу работы – синхронные и асинхронные. Двигатели постоянного тока так называются, так как работают от различных блоков питания, аккумуляторов и прочих батарей. Переменного, потому что соединяются напрямую с электрической сетью.

Синхронные механизмы имеют обмотки на роторе и подают на них напряжение для работы двигателя. Асинхронные – не имеют данных компонентов. Поэтому скорость вращения будет заметно медленнее, так отсутствует магнитное поле, созданного в статоре.

Как работает и что делает электродвигатель

Когда механизм соединяется с источником питания, на обмотке возникает магнитное поле, которое и вращает ротор в статоре. Это происходит по закону Ампера. Ведь создается отталкивающая сила, способная вращать вал и приводить в движение другие детали. Частота оборотов ротора напрямую зависит от частоты приходящего на витки электричества, а также от количества пар магнитных полюсов. Кстати, название данной разновидности пошло от того факта, что скорость вращения ротора различалась с частотой оборотов магнитного поля, то есть эти показатели были асинхронными.

Синхронные же двигатели немного отличаются строением ротора. В таком типе электродвигателей, ротор играет роль магнита, который и создает поле для вращения. Здесь магнитное поле статора и сам ротор вращаются с одинаковой частотой. Но есть один, очень значимый минус. Чтобы запустить синхронный электродвигатель, нужно воспользоваться помощью асинхронного. Ведь после простого подключения механизма к сети, ничего не произойдет.

К этому недостатку можно прибавить низкую скорость оборотов. К примеру, если взять асинхронный и синхронный двигатели и подключить их к источнику электричества одинакового напряжения, то первый тип будет вращаться заметно быстрее второго.

Где используют электродвигатели

Они имеют множество неоспоримых преимуществ и особенностей, что делают механизм уникальным и незаменимым. В современном мире данный тип двигателя широко используется практически во всех сферах жизнедеятельности человека. Приобрести электродвигатели можно в каталоге электродвигателей аир.

Применение электрических двигателей начинается от небольших игрушек, и заканчивается большими предприятиями и народными хозяйствами. С помощью этого механизма стало возможно поднимать и передвигать огромные предметы.

Если коротко резюмировать данную статью, то хочется еще раз подчеркнуть значимость таких двигателей в жизни человека. Без них, многие сферы просто не смогли бы нормально функционировать и развиваться. Поэтому нужно тщательно подходить к выбору электродвигателя, ведь его поломка чревата остановкой производства или другого важного процесса, что повлечет за собой материальные и нематериальные убытки. Быстро подобрать необходимый мотор помогут наши специалисты.

 Электродвигатель АИР характеристики





































































































































Тип двигателя  Р, кВт Номинальная частота вращения, об/мин кпд,* COS ф 1п/1н Мп/Мн Мmах/Мн 1н, А Масса, кг
АИР56А2 0,18 2840 68,0 0,78 5,0 2,2 2,2 0,52 3,4
АИР56В2 0,25 2840 68,0 0,698 5,0 2,2 2,2 0,52 3,9
АИР56А4 0,12 1390 63,0 0,66 5,0 2,1 2,2 0,44 3,4
АИР56В4 0,18 1390 64,0 0,68 5,0 2,1 2,2 0,65 3,9
АИР63А2 0,37 2840 72,0 0,86 5,0 2,2 2,2 0,91 4,7
АИР63В2 0,55 2840 75,0 0,85 5,0 2,2 2,3 1,31 5,5
АИР63А4 0,25 1390 68,0 0,67 5,0 2,1 2,2 0,83 4,7
АИР63В4 0,37 1390 68,0 0,7 5,0 2,1 2,2 1,18 5,6
АИР63А6 0,18 880 56,0 0,62 4,0 1,9 2 0,79 4,6
АИР63В6 0,25 880 59,0 0,62 4,0 1,9 2 1,04 5,4
АИР71А2 0,75 2840 75,0 0,83 6,1 2,2 2,3 1,77 8,7
АИР71В2 1,1 2840 76,2 0,84 6,9 2,2 2,3 2,6 10,5
АИР71А4 0,55 1390 71,0 0,75 5,2 2,4 2,3 1,57 8,4
АИР71В4 0,75 1390 73,0 0,76 6,0 2,3 2,3 2,05 10
АИР71А6 0,37 880 62,0 0,70 4,7 1,9 2,0 1,3 8,4
АИР71В6 0,55 880 65,0 0,72 4,7 1,9 2,1 1,8 10
АИР71А8 0,25 645 54,0 0,61 4,7  1,8 1,9 1,1 9
АИР71В8 0,25 645 54,0 0,61 4,7  1,8 1,9 1,1 9
АИР80А2 1,5 2850 78,5 0,84 7,0 2,2 2,3 3,46 13
АИР80А2ЖУ2 1,5 2850 78,5 0,84 7,0 2,2 2,3 3,46 13
АИР80В2 2,2 2855 81,0 0,85 7,0 2,2 2,3 4,85 15
АИР80В2ЖУ2 2,2 2855 81,0 0,85 7,0 2,2 2,3 4,85 15
АИР80А4 1,1 1390 76,2 0,77 6,0 2,3 2,3 2,85 14
АИР80В4 1,5 1400 78,5 0,78 6,0 2,3 2,3 3,72 16
АИР80А6 0,75 905 69,0 0,72 5,3 2,0 2,1 2,3 14
АИР80В6 1,1 905 72,0 0,73 5,5 2,0 2,1 3,2 16
АИР80А8 0,37 675 62,0 0,61 4,0 1,8 1,9 1,49 15
АИР80В8 0,55 680 63,0 0,61 4,0 1,8 2,0 2,17 18
АИР90L2 3,0 2860 82,6 0,87 7,5 2,2 2,3 6,34 17
АИР90L2ЖУ2 3,0 2860 82,6 0,87 7,5 2,2 2,3 6,34 17
АИР90L4 2,2 1410 80,0 0,81 7,0 2,3 2,3 5,1 17
АИР90L6 1,5 920 76,0 0,75 5,5 2,0 2,1 4,0 18
АИР90LA8 0,75 680 70,0 0,67 4,0 1,8 2,0 2,43 23
АИР90LB8 1,1 680 72,0 0,69 5,0 1,8 2,0 3,36 28
АИР100S2 4,0 2880 84,2 0,88 7,5 2,2 2,3 8,2 20,5
АИР100S2ЖУ2 4,0 2880 84,2 0,88 7,5 2,2 2,3 8,2 20,5
АИР100L2 5,5 2900 85,7 0,88 7,5 2,2 2,3 11,1 28
АИР100L2ЖУ2 5,5 2900 85,7 0,88 7,5 2,2 2,3 11,1 28
АИР100S4 3,0 1410 82,6 0,82 7,0 2,3 2,3 6,8 21
АИР100L4 4,0 1435 84,2 0,82 7,0 2,3 2,3 8,8 37
АИР100L6 2,2 935 79,0 0,76 6,5 2,0 2,1 5,6 33,5
АИР100L8 1,5 690 74,0 0,70 5,0 1,8 2,0 4,4 33,5
АИР112M2 7,5 2895 87,0 0,88 7,5 2,2 2,3 14,9 49
АИР112М2ЖУ2 7,5 2895 87,0 0,88 7,5 2,2 2,3 14,9 49
АИР112М4 5,5 1440 85,7 0,83 7,0 2,3 2,3 11,7 45
АИР112MA6 3,0 960 81,0 0,73 6,5 2,1 2,1 7,4 41
АИР112MB6 4,0 860 82,0 0,76 6,5 2,1 2,1 9,75 50
АИР112MA8 2,2 710 79,0 0,71 6,0 1,8 2,0 6,0 46
АИР112MB8 3,0 710 80,0 0,73 6,0 1,8 2,0 7,8 53
АИР132M2 11 2900 88,4 0,89 7,5 2,2 2,3 21,2 54
АИР132М2ЖУ2 11 2900 88,4 0,89 7,5 2,2 2,3 21,2 54
АИР132S4 7,5 1460 87,0 0,84 7,0 2,3 2,3 15,6 52
АИР132M4 11 1450 88,4 0,84 7,0 2,2 2,3 22,5 60
АИР132S6 5,5 960 84,0 0,77 6,5 2,1 2,1 12,9 56
АИР132M6 7,5 970 86,0 0,77 6,5 2,0 2,1 17,2 61
АИР132S8 4,0 720 81,0 0,73 6,0 1,9 2,0 10,3 70
АИР132M8 5,5 720 83,0 0,74 6,0 1,9 2,0 13,6 86
АИР160S2 15 2930 89,4 0,89 7,5 2,2 2,3 28,6 116
АИР160S2ЖУ2 15 2930 89,4 0,89 7,5 2,2 2,3 28,6 116
АИР160M2 18,5 2930 90,0 0,90 7,5 2,0 2,3 34,7 130
АИР160М2ЖУ2 18,5 2930 90,0 0,90 7,5 2,0 2,3 34,7 130
АИР160S4 15 1460 89,4 0,85 7,5 2,2 2,3 30,0 125
АИР160S4ЖУ2 15 1460 89,4 0,85 7,5 2,2 2,3 30,0 125
АИР160M4 18,5 1470 90,0 0,86 7,5 2,2 2,3 36,3 142
АИР160S6 11 970 87,5 0,78 6,5 2,0 2,1 24,5 125
АИР160M6 15 970 89,0 0,81 7,0 2,0 2,1 31,6 155
АИР160S8 7,5 720 85,5 0,75 6,0 1,9 2,0 17,8 125
АИР160M8 11 730 87,5 0,75 6,5 2,0 2,0 25,5 150
АИР180S2 22 2940 90,5 0,90 7,5 2,0 2,3 41,0 150
АИР180S2ЖУ2 22 2940 90,5 0,90 7,5 2,0 2,3 41,0 150
АИР180M2 30 2950 91,4 0,90 7,5 2,0 2,3 55,4 170
АИР180М2ЖУ2 30 2950 91,4 0,90 7,5 2,0 2,3 55,4 170
АИР180S4 22 1470 90,5 0,86 7,5 2,2 2,3 43,2 160
АИР180S4ЖУ2 22 1470 90,5 0,86 7,5 2,2 2,3 43,2 160
АИР180M4 30 1470 91,4 0,86 7,2 2,2 2,3 57,6 190
АИР180М4ЖУ2 30 1470 91,4 0,86 7,2 2,2 2,3 57,6 190
АИР180M6 18,5 980 90,0 0,81 7,0 2,1 2,1 38,6 160
АИР180M8 15 730 88,0 0,76 6,6 2,0 2,0 34,1 172
АИР200M2 37 2950 92,0 0,88 7,5 2,0 2,3 67,9 230
АИР200М2ЖУ2 37 2950 92,0 0,88 7,5 2,0 2,3 67,9 230
АИР200L2 45 2960 92,5 0,90 7,5 2,0 2,3 82,1 255
АИР200L2ЖУ2 45 2960 92,5 0,90 7,5 2,0 2,3 82,1 255
АИР200M4 37 1475 92,0 0,87 7,2 2,2 2,3 70,2 230
АИР200L4 45 1475 92,5 0,87 7,2 2,2 2,3 84,9 260
АИР200M6 22 980 90,0 0,83 7,0 2,0 2,1 44,7 195
АИР200L6 30 980 91,5 0,84 7,0 2,0 2,1 59,3 225
АИР200M8 18,5 730 90,0 0,76 6,6 1,9 2,0 41,1 210
АИР200L8 22 730 90,5 0,78 6,6 1,9 2,0 48,9 225
АИР225M2 55 2970 93,0 0,90 7,5 2,0 2,3 100 320
АИР225M4 55 1480 93,0 0,87 7,2 2,2 2,3 103 325
АИР225M6 37 980 92,0 0,86 7,0 2,1 2,1 71,0 360
АИР225M8 30 735 91,0 0,79 6,5 1,9 2,0 63 360
АИР250S2 75 2975 93,6 0,90 7,0 2,0 2,3 135 450
АИР250M2 90 2975 93,9 0,91 7,1 2,0 2,3 160 530
АИР250S4 75 1480 93,6 0,88 6,8 2,2 2,3 138,3 450
АИР250M4 90 1480 93,9 0,88 6,8 2,2 2,3 165,5 495
АИР250S6 45 980 92,5 0,86 7,0 2,1 2,0 86,0 465
АИР250M6 55 980 92,8 0,86 7,0 2,1 2,0 104 520
АИР250S8 37 740 91,5 0,79 6,6 1,9 2,0 78 465
АИР250M8 45 740 92,0 0,79 6,6 1,9 2,0 94 520
АИР280S2 110 2975 94,0 0,91 7,1 1,8 2,2 195 650
АИР280M2 132 2975 94,5 0,91 7,1 1,8 2,2 233 700
АИР280S4 110 1480 94,5 0,88 6,9 2,1 2,2 201 650
АИР280M4 132 1480 94,8 0,88 6,9 2,1 2,2 240 700
АИР280S6 75 985 93,5 0,86 6,7 2,0 2,0 142 690
АИР280M6 90 985 93,8 0,86 6,7 2,0 2,0 169 800
АИР280S8 55 740 92,8 0,81 6,6 1,8 2,0 111 690
АИР280M8 75 740 93,5 0,81 6,2 1,8 2,0 150 800
АИР315S2 160 2975 94,6 0,92 7,1 1,8 2,2 279 1170
АИР315M2 200 2975 94,8 0,92 7,1 1,8 2,2 248 1460
АИР315МВ2 250 2975 94,8 0,92 7,1 1,8 2,2 248 1460
АИР315S4 160 1480 94,9 0,89 6,9 2,1 2,2 288 1000
АИР315M4 200 1480 94,9 0,89 6,9 2,1 2,2 360 1200
АИР315S6 110 985 94,0 0,86 6,7 2,0 2,0 207 880
АИР315М(А)6 132 985 94,2 0,87 6,7 2,0 2,0 245 1050
АИР315MВ6 160 985 94,2 0,87 6,7 2,0 2,0 300 1200
АИР315S8 90 740 93,8 0,82 6,4 1,8 2,0 178 880
АИР315М(А)8 110 740 94,0 0,82 6,4 1,8 2,0 217 1050
АИР315MВ8 132 740 94,0 0,82 6,4 1,8 2,0 260 1200
АИР355S2 250 2980 95,5 0,92 6,5 1.6 2,3 432,3 1700
АИР355M2 315 2980 95,6 0,92 7,1 1,6 2,2 544 1790
АИР355S4 250 1490 95,6 0,90 6,2 1,9 2,9 441 1700
АИР355M4 315 1480 95,6 0,90 6,9 2,1 2,2 556 1860
АИР355MА6 200 990 94,5 0,88 6,7 1,9 2,0 292 1550
АИР355S6 160 990 95,1 0,88 6,3 1,6 2,8 291 1550
АИР355МВ6 250 990 94,9 0,88 6,7 1,9 2,0 454,8 1934
АИР355L6 315 990 94,5 0,88 6,7 1,9 2,0 457 1700
АИР355S8 132 740 94,3 0,82 6,4 1,9 2,7 259,4 1800
АИР355MА8 160 740 93,7 0,82 6,4 1,8 2,0 261 2000
АИР355MВ8 200 740 94,2 0,82 6,4 1,8 2,0 315 2150
АИР355L8 132 740 94,5 0,82 6,4 1,8 2,0 387 2250

Классификация электродвигателей — устройство и принцип работы

электродвигатель

В быту, коммунальном хозяйстве, на любом производстве двигатели электрические являются неотъемлемой составляющей: насосы, кондиционеры, вентиляторы и пр. Поэтому важно знать типы наиболее часто встречающихся электродвигателей.

Электродвигатель является машиной, которая преобразует в механическую энергию электрическую. При этом выделяется тепло, являющееся побочным эффектом.

Видео: Классфикация электродвигателей

Все электродвигатели разделить можно на две большие группы:

  • Электродвигатели постоянного тока
  • Электродвигатели переменного тока.

Электродвигатели, питание которых осуществляется переменным током, называются двигателями переменного тока, которые имеют две разновидности:

  • Синхронные – это те, у которых ротор и магнитное поле питающего напряжения вращаются синхронно.
  • Асинхронные. У них отличается частота вращения  ротора от частоты, создаваемого питающим напряжением магнитного поля. Бывают они  многофазными, а также одно-, двух- и  трехфазными.
  • Электродвигатели  шаговые отличаются тем, что имеют конечное число положений ротора. Фиксирование заданного положения ротора происходит за счет подачи питания на определенную обмотку. Путем снятия напряжения с одной обмотки и передачи его на другую осуществляется переход в другое положение.

электродвигатель

К электродвигателям постоянного тока относят те, которые питаются постоянным током.  Они, в зависимости от того, имею или нет щёточно-коллекторный узел, подразделяются на:

  • Бесколлекторные
  •  Бесколлекторные электродвигатель
  • Коллекторные
  •  Коллекторные электродвигатель

Коллекторные также, в зависимости от типа возбуждения, бывают нескольких видов:

  • С возбуждением постоянными магнитами.
  • С параллельным соединением обмоток соединения и якоря.
  • С последовательным соединением якоря и обмоток.
  • Со смешанным их соединением.

Коллекторные электродвигатель

Электродвигатель постоянного тока в разрезе. Коллектор со щетками – справа

Какие электродвигатели входят в группу «электродвигатели постоянного тока»

Как уже говорилось, электродвигатели постоянного тока составляют группу, в которую входят коллекторные электродвигатели и бесколлекторные,  которые выполнены в виде замкнутой системы, включающей датчик положения ротора, систему управления и силовой полупроводниковый преобразователь. Принцип работы бесколлекторных электродвигателей аналогичен принципу работы двигателей асинхронных. Устанавливают их в бытовых прибора, например, вентиляторах.

Что собой представляет коллекторный электродвигатель

Длина электродвигателя постоянного тока зависит от класса. Например, если речь идет о двигателе 400 класса, то его длина составит 40 мм. Отличием коллекторных электродвигателей от  бесколлектрных собратьев является простота в изготовлении и эксплуатации, следовательно, и стоимость его будет более низкой. Их особенность —  наличие щеточно-коллекторного узла, при помощи которого осуществляется соединение цепи ротора с расположенными в неподвижной части мотора цепями. Состоит он из расположенных на роторе контактов – коллектора и прижатых к нему щеток, расположенных вне ротора.

ротор

Ротор

Щетки

Щетки

Используют эти электродвигатели в радиоуправляемых игрушках: подав на контакты такого двигателя напряжение от источника постоянного тока (той же батарейки), вал приводится в движение. А, чтобы изменить его направление вращения, достаточно изменить полярность, подаваемого напряжения питания. Небольшой вес и размеры, низкая цена и возможность восстановления щеточно-коллекторного механизма делают эти электродвигатели наиболее используемыми в бюджетных моделях, несмотря на то, что он значительно уступает по надежности бесколлекторному, поскольку не исключено искрение, т.е. чрезмерный нагрев подвижных контактов и их быстрый износ при попадании пыли, грязи или влаги.

На коллекторный электродвигатель нанесена, как правило, маркировка, указывающая на число оборотов: чем оно меньше, тем скорость вращения вала больше. Она, к слову, очень плавно регулируется. Но, существуют и  двигатели этого типа высокооборотистые, не уступающие бесколлекторным.

Преимущества и недостатки бесколлекторных электродвигателей

В отличие от описанных, у этих электродвигателей подвижной частью является статор с постоянным магнитом (корпус), а ротор с трехфазной обмоткой – неподвижен.

К недостаткам этих двигателей постоянного тока отнести можно менее плавную регулировку скорости вращения вала, но зато они способны за доли секунды набрать максимальные обороты.

бесколлекторных электродвигателей

Бесколлекторный электродвигатель  помещен в закрытый корпус, поэтому он более надежен при неблагоприятных условиях эксплуатации, т.е. ему не страшны пыль и влага. К тому же, его надежность возрастает благодаря отсутствию щеток, как и скорость, с которой вращается вал. При этом, по конструкции мотор более сложен, следовательно, не может быть дешевым. Стоимость его в сравнении с коллекторным, выше в два раза.

Таким образом,  коллекторный электродвигатель, работающий на переменном и на постоянном токе, является универсальным, надежным, но более дорогим. Он и легче, и меньше по размерам двигателя переменного тока  той же мощности.

Поскольку электродвигатели переменного тока, питающиеся  от 50 Гц (питание промышленной сети)  не позволяют получать высокие частоты (выше 3000 об/мин),  при такой необходимости, используют коллекторный двигатель.

Между тем, его ресурс ниже, чем у асинхронных электродвигателей переменного тока, который  зависит от состояния подшипников и изоляции обмоток.

Как работает синхронный электродвигатель

Синхронные машины применяют часто в качестве генераторов. Он синхронно работают  с частотой  сети, поэтому он с датчиком положения инвертора и ротора, является электронным аналогом коллекторного электродвигателя постоянного тока.

Строение синхронного электродвигателя

Строение синхронного двигателя

Свойства

Эти двигатели не являются механизмами самозапускающимися, а требуют внешнего воздействия для того, чтобы набрать скорость. Применение они нашли в компрессорах, насосах, прокатных станках и  подобном оборудовании,  рабочая скорость которого не превышает отметки пятьсот оборотов в минуту, но требуется увеличение мощности. Они достаточно большие по габаритам, имеют «приличный» вес и высокую цену.

Запустить синхронный электродвигатель можно несколькими способами:

  • Используя внешний источник тока.
  • Пуск асинхронный.

В первом случае, с помощью мотора вспомогательного, в качестве которого выступать может электродвигатель постоянного тока или индукционный трехфазный мотор. Изначально ток постоянный на  мотор не подается. Он начинает вращаться, достигая близкой к синхронной скорости. В этот момент подается постоянный ток. После замыкания  магнитного поля, разрывается  связь с вспомогательным двигателем.

Во втором варианте необходима установка в полюсные наконечники ротора дополнительной короткозамкнутой обмотки, пересекая которую магнитное вращающееся поле индуцирует токи в ней. Они, взаимодействуя с полем статора, вращают ротор. Пока он не достигнет синхронной скорости. С этого момента крутящий момент и ЭДС уменьшаются, магнитное поле замыкается, сводя к нулю крутящий момент.

Эти электродвигатели менее чувствительны, чем асинхронные, к колебаниям напряжения, отличаются высокой перегрузочной способностью, сохраняют неизменной скорость при  любых нагрузках на валу.

Однофазный электродвигатель: устройство и принцип работы

Использующий после пуска только одну обмотку статора (фазу) и не нуждающийся в частном преобразователе электродвигатель, работающий от электросети однофазного переменного тока, является асинхронным или однофазовым.

Однофазовый электродвигатель имеет вращающуюся часть – ротор и неподвижную – статор, который и создает магнитное поле, необходимое для вращения ротора.

Однофазовый электродвигатель

Из двух, расположенных в сердечнике статора друг к другу под углом 90 градусов обмоток, рабочая занимает 2/3 пазов. Другая обмотка, на долю которой приходится 1/3 пазов, называется пусковой (вспомогательной).

Однофазовый электродвигатель

Ротор – это тоже короткозамкнутая обмотка. Его стержни из алюминия или меди замкнуты с торцов кольцом, а пространство между ними залито алюминиевым сплавом. Может быть выполнен ротор в виде полого ферромагнитного или немагнитного цилиндра.

Однофазовый электродвигатель

Однофазный электродвигатель, мощность которого может быть от десятков ватт до десятка киловатт, применяются в бытовых приборах, устанавливаются в деревообрабатывающих станках, на транспортерах, в компрессорах и насосах. Преимущество их – возможность использования в помещениях, где нет трехфазной сети. По конструкции они не сильно отличаются от электродвигателей асинхронных трехфазного тока.

Однофазовый электродвигатель

Типы электродвигателей — Однофазные электродвигатели , электродвигатели постоянного тока, асинхронные двигатели

Электродвигатель – это электрическая машина, служащая для преобразования электрической энергии в механическую энергию. Электродвигатель работает на основе  принципа электромагнитной индукции.

Двигатели разделяются на:

  • Электродвигатели постоянного тока
  • Электродвигатели переменного тока

Различают следующие виды электродвигателей:

 

Со всеми типами электродвигателей вы можете познакомиться на информационном портале по электродвигателям electrodvigatel.com. Здесь вы найдете преимущества и недостатки, того или иного электродвигателя, полный список производителей электродвигателей, а также сможете узнать стоимость на электродвигатели.

Виды электродвигателей

Стоимость электродвигателя в основном зависит от следующих параметров:

  • Габарит (высота оси вращения)
  • Мощность
  • Климатическое исполнение

Стоит отметить, что с увеличением габарита электродвигателя усложняется технология изготовления электрических машин, уменьшается серийность выпуска и, соответственно, меняется экономика и ценообразование двигателей. Чем больше габарит двигателя – тем меньше производителей на рынке.

Условное обозначение электродвигателей

1 – тип электродвигателя:
общепромышленные электродвигатели:
АИ — обозначение серии общепромышленных электродвигателей
Р, С (АИР и АИС) — вариант привязки мощности к установочным размерам, т.е.
АИР (А, 5А, 4А, АД) — электродвигатели, изготавливаемые по ГОСТ
АИС (6А, IMM, RA) — электродвигатели, изготавливаемые по евростандарту DIN (CENELEC)
взрывозащищенные электродвигатели: ВА, АВ, АИМ, АИМР, 2В, 3В и др

2 — электрические модификации:










Электрические модификации

Определение

М

модернизированный электродвигатель: 5АМ

Н

электродвигатель защищенного исполнения с самовентиляцией: 5АН

Ф

электродвигатель защищенного исполнения с принудительным охлаждением: 5АФ

К

электродвигатель с фазным ротором: 5АНК

С

электродвигатель с повышенным скольжением: АС, 4АС  и др.

Е

однофазный электродвигатель 220V: АДМЕ, 5АЕУ

В

встраиваемый электродвигатель: АИРВ 100S2

П

электродвигатель для привода осевых вентиляторов в птицеводческих хозяйствах и т. д.

3 — габарит электродвигателя (высота оси вращения):
габарит электродвигателя равен расстоянию от низа лап до центра вала в миллиметрах 
50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355, 400, 450 и выше

4 — длина сердечника и/или длина станины:





Длина сердечника

Определение

А, В, С

длина сердечника (первая длина, вторая длина, третья длина) 

XK, X, YK, Y

длина сердечника статора высоковольтных двигателей 

S, L, М

установочные размеры по длине станины

 

5 — количество полюсов электродвигателя:
2, 4, 6, 8, 10, 12, 4/2, 6/4, 8/4, 8/6, 12/4, 12/6, 6/4/2, 8/4/2, 8/6/4, 12/8/6/4 и др.

6 — конструктивные модификации электродвигателя:











Модификации электродвигателя

Определение

Л

электродвигатель для привода лифтов: 5АФ 200 МА4/24 НЛБ УХЛ4

Е

электродвигатель с встроенным электромагнитным тормозом и ручкой расторможения: АИР 100L6 Е2 У3

Е2

со встроенным датчиком температурной защиты: АИР 180М4 БУ3 

Б

со встроенным датчиком температурной защиты: АИР 180М4 БУ3 

Ж

электродвигатель со специальным выходным концом вала для моноблочных насосов: АИР 80В2 ЖУ2

П

электродвигатель повышенной точности по установочным размерам: АИР 180М4 ПУ3 

Р3

электродвигатель для мотор-редукторов: АИР 100L6 Р3

С

электродвигатель для станков-качалок: АИР 180М8 СНБУ1 

Н

электродвигатель малошумного исполнения: 5АФ 200 МА4/24 НЛБ УХЛ4 

7 — климатическое исполнение электродвигателя:







Категория размещения

Определение

У

умеренного климатического исполнения

Т

тропического исполнения 

УХЛ

умеренно холодного климата 

ХЛ

холодного климата 

ОМ

для судов морского и речного флота

8 — категория размещения: 







Категория размещения

Определение

1

на открытом воздухе

2

на улице под навесом 

3

в помещении 

4

в помещении с искусственно регулируемыми климатическими условиями 

5

в помещении с повышенной влажностью 

9 — степень защиты электродвигателя:
первая цифра: защита от твердых объектов

  вторая цифра: защита от жидкостей








Степень защиты IP

Определение первой цифры  —

защита от твердых объектов

Определение второй цифры  — защита от жидкостей

0

без защиты

без защиты

1

защита от твердых объектов размерами свыше 50мм (например, от случайного касания руками)

защита от вертикально падающей воды (конденсация)

2

защита от твердых объектов размерами свыше 12 мм (например, от случайного касания пальцами)

защита от воды, пдпющей под углом 15º к вертикали

3

защита от твердых объектов размерами свыше 2,5 мм (например, инструментов, проводов)

защита от воды, падающей под углом 60º к вертикали

4

защита от твердых объектов размерами свыше 1мм (например, тонкой проволоки)

защита от водяных брызг со всех сторон

5

защита от пыли (без осаждения опасных материалов)

защита от водяных струй со всех сторон

10 – мощность электродвигателя

11 – обороты электродвигателя

12 — Монтажное исполнение электродвигателя

Двигатели переменного тока

            Двигатели переменного тока подразделяются на две группы: асинхронные и синхронные. Синхронные двигатели в свою очередь делятся на основные исполнения групп двигателей:

  • общепромышленное
  • специальное (крановые, для дробилок, лифтовые и другие)
  • взрывозащищенное. Дальнейшее подразделение — для химической отрасли и рудничные, рудничные специальные.

Асинхронными двигателями (АД) называют машины переменного тока, в которых основное магнитное поле создается переменным током и частота вращения ротора, не связанная жестко с частотой тока в обмотке статора, меняется с нагрузкой. Наибольшее применение получили бесколлекторные асинхронные машины, используемые главным образом в качестве электродвигателей. Значительно реже применяются коллекторные асинхронные электродвигатели — более дорогие и менее надежные в эксплуатации, чем бесколлекторные.

По количеству фаз двигатели переменного тока подразделяются:

Асинхронные двигатели наиболее распространены в настоящее время, чем другие виды электродвигателей.

Синхронные и асинхронные машины переменного тока обладают свойством обратимости — они могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя.

Урок 36 (дополнительный материал). Принцип действия электродвигателя. Электроизмерительные приборы

Принцип действия электродвигателя.

Электродвигательэто просто устройство для эффективного преобразования электрической энергии в механическую.

В основе этого преобразования лежит магнетизм. В электродвигателях используются постоянные магниты и электромагниты, кроме того, используются магнитные свойства различных материалов, чтобы создавать эти удивительные устройства.

Существует несколько типов электродвигателей. Отметим два главных класса: AC и DC.

Электродвигатели класса AC (Alternating Current) требуют для работы источник переменного тока или напряжения (такой источник Вы можете найти в любой электрической розетке в доме).

Электродвигатели класса DC (Direct Current) требуют для работы источник постоянного тока или напряжения (такой источник Вы можете найти в любой батарейке).

Универсальные двигатели могут работать от источника любого типа.

Не только конструкция двигателей различна, различны способы контроля скорости и вращающего момента, хотя принцип преобразования энергии одинаков для всех типов.

Устройство и принцип работы простейшего электродвигателя.

В основе конструкции электрического двигателя лежит эффект, обнаруженный Майклом Фарадеем в 1821 году: что взаимодействие электрического тока и магнита может вызывать непрерывное вращение. Один из первых двигателей, нашедших практическое применение, был двигатель Бориса Семеновича Якоби (1801 –1874), приводивший в движение катер с 12 пассажирами на борту. Однако для широкого использования электродвигателя необходим был источник дешевой электроэнергии — электромагнитный генератор.

Принцип работы электродвигателя очень прост: вращение вызывается силами магнитного притяжения и отталкивания, действующими между полюсами подвижного электромагнита (ротора) и соответствующими полюсами внешнего магнитного поля, создаваемого неподвижным электромагнитом (или постоянным магнитом) — статором.

Вращающаяся часть электрической машины называется ротором (или якорем), а неподвижная — статором. В простом электродвигателе постоянного тока блок катушки служит ротором, а постоянный магнит — статором.

Сложность заключается в том, чтобы добиться непрерывного вращения двигателя. А для этого надо сделать так, чтобы полюс подвижного электромагнита, притянувшись к противоположному полюсу статора, автоматически менялся на противоположный — тогда ротор не замрет на месте, а повернется дальше — по инерции и под действием возникшего в этот момент отталкивания.

Для автоматического переключения полюсов ротора служит коллектор. Он представляет собой пару закрепленных на валу ротора пластин, к которым подключены обмотки ротора. Ток на эти пластины подается через токоснимающие контакты (щетки). При повороте ротора на 180° пластины меняются местами — это автоматически меняет направление тока и, следовательно, полюсы подвижного электромагнита. Так как одноименные полюсы взаимно отталкиваются, катушка продолжает вращаться, а ее полюсы притягиваются к соответствующим полюсам на другой стороне магнита.

Простейший электродвигатель

Простейший электродвигатель работает только на постоянном токе (от батарейки). Ток проходит по рамке, расположенной между полюсами постоянного магнита. Взаимодействие магнитных полей рамки с током и магнита заставляет рамку поворачиваться. После каждого полуоборота коллектор переключает контакты рамки, подходящие к батарейке, и поэтому рамка вращается.

В некоторых двигателях для создания магнитного поля вместо постоянного магнита служит электромагнит. Витки проволоки такого электромагнита называются обмоткой возбуждения.

Электродвигатели используются повсюду. Даже дома вы можете обнаружить огромное количество электродвигателей. Электродвигатели используются в часах, в вентиляторе микроволновой печи, в стиральной машине, в компьютерных вентиляторах, в кондиционере, в соковыжималке и т. д. и т. п. Ну а электродвигатели, применяемые в промышленности, можно перечислять бесконечно. Диапазон физических размеров – от размера со спичечную головку до размера локомотивного двигателя.

Показанный ниже промышленный электродвигатель работает и на постоянном, и на переменном токе. Его статор – это электромагнит, создающий магнитное поле. Обмотки двигателя поочередно подключаются через щетки к источнику питания. Одна за другой они поворачивают ротор на небольшой угол, и ротор непрерывно вращается.

Промышленный электродвигатель

 

Электроизмерительные приборы.

Электроизмерительные приборы — класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин.

Группа электромагнитных приборов является наиболее распространенной. Принцип их действия, использованный впервые еще Ф. Кольраушем в 1884 году, основан на перемещении подвижной железной части под влиянием магнитного потока, создаваемого катушкой, по которой пропускается ток. Практическое осуществление этого принципа отличается разнообразием.

Ориентирующее действие магнитного поля на контур с током используют в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы – амперметрах, вольтметрах и др. 

Устройство прибора магнитоэлектрической системы

Измерительный прибор магнитоэлектрической системы устроен следующим образом.

Берут лёгкую алюминиевую рамку 2 прямоугольной формы, наматывают на неё катушку из тонкого провода. Рамку крепят на двух полуосях О и О’, к которым прикреплена также стрелка прибора 4. Ось удерживается двумя тонкими спиральными пружинами 3. Силы упругости пружин, возвращающие рамку к положению равновесия в отсутствие тока, подобраны такими, чтобы были пропорциональными углу отклонения стрелки от положения равновесия. Катушку помещают между полюсами постоянного магнита М с наконечниками формы полого цилиндра. Внутри катушки располагают цилиндр 1 из мягкого железа. Такая конструкция обеспечивает радиальное направление линий магнитной индукции в области нахождения витков катушки (см рисунок).

В результате при любом положении катушки силы, действующие на нее со стороны магнитного поля, максимальны и при неизменной силе тока постоянны. Векторы F и –F изображают силы, действующие на катушку со стороны магнитного поля и поворачивающие ее. Катушка с током поворачивается до тех пор, пока силы упругости со стороны пружины не уравновесят силы, действующие на рамку со стороны магнитного поля. Увеличивая силу тока в рамке в 2 раза, рамка повернётся на угол, вдвое больший. Это происходит потому, что Fm~I.

Силы, действующие на рамку с током прямо пропорциональны силе тока, то есть можно, проградуировав прибор, измерять силу тока в рамке.

Точно так же можно прибор настроить на измерение напряжения в цепи, если проградуировать шкалу в вольтах, причём сопротивление рамки с током должно быть выбрано очень большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором измеряем напряжение.

Дополнительные материалы.

1. Видео-ролик «Принцип работы электродвигателя»

2. Презентация «Электроизмерительные приборы» скачать с Яндекса

Медиа-материалы из Единой коллекции Цифровых Образовательных Ресурсов:

Рисунок «Вольтметр» 8_140
Рисунок-плакат «Электродвигатель» 8_224
Слайд-шоу «Работа электродвигателя» 8_225
Рисунок-плакат «Электроизмерительный прибор электродинамической системы» 8_227
Рисунок-плакат «Электроизмерительный прибор» 8_228
Слайд-шоу «Работа амперметра» 8_229
Слайд-шоу «Работа электроизмерительного прибора» 8_230

История изобретения электродвигателя | Великие открытия человечества

ЭлектродвигательДавайте подвесим между полюсами неподвижного магнита проволочную петлю, через которую пропустим электрический ток. Мы увидим, что петля начнет отклоняться в сторону, чтобы выйти из магнитного поля. Именно это явление положено в основу всех электродвигателей. Главными частями электродвигателя являются: ротор и статор. Статор является неподвижной частью электродвигателя, служит магнитопроводом, в котором образуется магнитное поле. Подвижной вращающейся частью электродвигателя является ротор, на нем помещены витки провода, по которому пропускают электрический ток.

Майкл Фарадей

Двигатели, работающие от сети постоянного тока, являются двигателями постоянного тока. Двигатели, работающие от источника переменного тока, называются двигателями переменного тока. В результате проведенных экспериментов выдающийся английский физик Майкл Фарадей доказал, что при перемещении проводника в магнитном поле, можно создавать электрический ток индукционным методом. Так, в 1831 году было открыто явление электромагнитной индукции. Сразу же ученые и изобретатели нескольких стран взялись за разработку электродвигателя, пригодного для практики.

Первый электродвигатель постоянного тока Б.С. Якоби

Первыми были созданы электродвигатели постоянного тока, так как источники постоянного тока (батарея и гальванические элементы) были изобретены раньше. В 1834 году русским ученым Б. С. Якоби был создан первый электродвигатель, который состоял из двух частей — неподвижной и вращающейся. Благодаря изобретению был открыт принцип непрерывного вращательного движения. Мощность электродвигателя равнялась 15 Вт, источником тока были гальванические батареи. Однако практического применения электродвигатель не имел. В 1838 году Б. С. Якоби создал первый электродвигатель постоянного тока пригодный для практических целей. Мощность была увеличена за счет соединенных на одной плоскости 40 двигателей. Двигатель использовали для привода гребного вала лодки. 13 сентября 1838 года двигатель был установлен на лодке, в которой находилось 12 пассажиров. Испытания прошли весьма успешно. За 7 часов лодка проделала путь в 7 км со скоростью 2 км/ч. В сентябре 1839 года на катер с 14 пассажирами был установлен двигатель усовершенствованной конструкции, большей мощности, скорость которого составляла 4 км/ч. Двигатель Якоби стал самым надежным и мощным из всех конструкций, созданных на тот момент. К 70-м годам XIX столетия электродвигатель был полностью усовершенствован и сохранился в таком виде до наших дней.

Со временем в электродвигателях стали использовать электромагниты вместо постоянных магнитов, что позволило существенно увеличить мощность. Принцип работы электродвигателя постоянного тока заключается в следующем: к обмотке электромагнита подводят электрический ток, в результате между его полюсами возникает магнитное поле. Виток провода размещен на роторе. Когда к витку провода через коллектор подводится электрический ток, он начинает вращаться вместе с ротором. Особенностью таких электродвигателей является возможность регулировать частоту вращения ротора. Микроэлектродвигатели используют в электробритвах, системах автоматического регулирования, кофемолках и других приборах быта. Мощные электродвигатели используют для привода подъемных кранов, прокатных станков, на электрофицированном транспорте.

Трехфазный асинхронный электродвигатель

В 1889 году замечательный русский инженер-электротехник М. О. Доливо-Добровольский создал систему трехфазного тока и создал первый трехфазный двигатель переменного тока. Основными частями двигателя переменного тока также являются ротор и статор. В отличие от двигателей постоянного тока они не имеют коллектора, ток на обмотки ротора поступает через контактные кольца. В некоторых двигателях отсутствуют выводы на обмотках для подключения к току, а замкнуты между собой. Внешне ротор был похож на колесо в беличьей клетке и получил название беличьего колеса. Конструкция такого ротора дала возможность уменьшить магнитное и электрическое сопротивление и повысить эффективность работы, без принципиальных изменений она сохранилась до сегодняшних дней. Двигатели переменного тока существуют синхронные и асинхронные. У синхронного двигателя частота вращения магнитного поля, производимая обмотками статора, синхронна с частотой вращения ротора. В асинхронных двигателях частота вращения ротора отстает от частоты вращения магнитного поля статора. Наиболее просты и надежны асинхронные двигатели. Они получили широкое распространение.

Электродвигатель — Технический центр Эдисона

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

Вверху:
Первый мотор Davenport

1.)
История и изобретатели:

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

Мировой удар электродвигателя перед лампочками:

Тележки и подключенные энергосистемы были очень дороги для
строили, но перевозили миллионы людей на работу в 1880-х годах.До
рост электросети в 1890-х гг. большинство людей (средний и
низкие классы) даже в городах не было электричества в
дом.

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

Выводы двигателя
к генератору:

После
слабые электродвигатели были разработаны Фарадеем и Генри, другой
пионер по имени Ипполит Pixii выяснил это, запустив
двигатель назад он мог создавать импульсы электричества. К 1860-м годам
разрабатывались мощные генераторы. Электротехническая промышленность не могла начаться, пока
генераторы были разработаны, потому что батареи не были экономичным способом получения энергии
потребности общества.Узнать о генераторах
и динамо здесь>

2.)
Как работают моторы

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

AC
в электродвигателях используется вторичная и первичная обмотки (магнит), первичная
подключен к сети переменного тока (или непосредственно к генератору) и находится под напряжением. Вторичный получает энергию
от основного, не касаясь его напрямую. Это делается с помощью
сложные явления, известные как индукция.


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

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

2.a) Детали электродвигателя:

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

Мощность мотора:

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

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

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

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

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

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

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

Перегорание мотора, поиск неисправностей:

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

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

3.) Типы электродвигателей переменного тока


Двигатели переменного тока:

3.а) Индукция
Двигатель
3.b) Универсальный двигатель (можно использовать постоянный или переменный ток)

Типы электродвигателей и их применение

Types of motor Электродвигатель — это электромеханическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. В основном, существует три типа электродвигателей: электродвигатели переменного тока (синхронные и асинхронные электродвигатели), электродвигатели постоянного тока (щеточные и бесщеточные) и электродвигатели специального назначения.

Каков принцип работы электродвигателя?

  • Когда проводник с током расположен во внешнем магнитном поле, перпендикулярном проводнику, на проводник действует сила, перпендикулярная ему самому и внешнему магнитному полю.
  • Правило для правой руки для силы, действующей на проводник, может использоваться для определения направления силы, действующей на проводник: если большой палец правой руки указывает в направлении тока в проводнике, а пальцы силы на проводнике кондуктор направлен наружу от ладони правой руки.
  • Аналоговые электросчетчики (т. Е. Гальванометр, амперметр, вольтметр) работают по принципу двигателя. Электродвигатели — важное применение принципа двигателя.

Конструкция Types of electric motor

Электродвигатель состоит из постоянного внешнего полевого магнита (статора) и витого проводящего амперметра (ротора), который может свободно вращаться внутри полевого магнита. Щетки и коммутатор (сконструированные по-разному, если на якорь подается переменный или постоянный ток) подключаются к якорю к внешнему источнику напряжения. Скорость вращения двигателя зависит от силы тока, протекающего через него, количества катушек на якоре, силы магнитного поля, проницаемости якоря и механической нагрузки, связанной с валом.

Типы двигателей

В целом электродвигатели подразделяются на два типа (двигатели переменного тока и двигатели постоянного тока).
Сейчас!
Подробно узнаем о подтипах двигателей переменного и постоянного тока.

Типы двигателей переменного тока

Синхронные двигатели

Есть два типа синхронных двигателей.

  1. Обычный
  2. Super

Асинхронные двигатели

  • Асинхронные двигатели
  • Коллекторные двигатели
    • Серия
    • Компенсация
    • 6 Отталкивание 9016 Отталкивание 9016 908

    Классификация по типу тока

    Классификация по скорости работы

    • Постоянная скорость.
    • Переменная скорость.
    • Регулируемая скорость.

    Классификация, основанная на конструктивных особенностях

    • Открытый
    • Закрытый
    • Полузакрытый
    • Вентилируемый
    • Трубный вентилируемый
    • Заклепанный рама-проушина и т. Д. Типы:

      • Двигатели с постоянным магнитом
      • Матовый двигатель постоянного тока
      • Двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой
      • Двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой
      • Составной двигатель постоянного тока
      • Накопительный состав
      • Дифференциальный состав
      • Двигатель постоянного тока
      • С отдельным возбуждением

      • Бесщеточный двигатель постоянного тока
      • Двигатели постоянного тока без сердечника или без сердечника
      • Двигатели постоянного тока с печатным якорем или блинчиком
      • Универсальные двигатели

      Двигатель постоянного тока DC motor

      В общем, двигатели постоянного тока наиболее желательны в двух ситуациях.Первый — это когда единственная доступная мощность — постоянный ток, который встречается в автомобилях и небольших устройствах с батарейным питанием. Другой — когда кривую крутящего момента-скорости нужно тщательно подправить. По мере развития технологий и управления двигателями переменного тока этот аспект становится менее важным, но исторически двигатель постоянного тока легко настраивался, что делало его пригодным для сервоприводов и тяговых устройств. С относительной скоростью высокого тока и низкого напряжения. Разновидностями стандартного двигателя постоянного тока являются силовой и бесщеточный двигатель постоянного тока, который представляет собой очень сложное устройство по сравнению со стандартным двигателем.Двигатели постоянного тока используются в приложениях, требующих управления скоростью или положением, и когда необходим высокий пусковой момент, поскольку двигатели переменного тока испытывают трудности в этой области.

      Смотрите также:

      Двигатели с постоянными магнитами (PM)

      • Двигатель с постоянными магнитами (PM) отличается от двигателя постоянного тока с полевой обмоткой в ​​одном отношении: двигатель с постоянными магнитами получает свое поле от постоянного магнит, тогда как в двигателе постоянного тока с возбужденным полем поле создается, когда ток возбуждения протекает через катушки возбуждения.
      • В двигателе с возбужденным полем магнитный поток остается постоянным только до тех пор, пока постоянный ток возбуждения. Но в отличие от этого в двигателе с постоянными магнитами поток всегда постоянный.
      • Мощность, производимая любым двигателем, определяется по формуле:

      equation of permanent magnet pm

      Где P ° = выходная мощность (л.с.)

      T = крутящий момент (фунт-фут)

      N rt = ротор скорость (в об / мин)

      • Таким образом, выходная мощность пропорциональна произведению крутящего момента и скорости.

      Двигатели с постоянными магнитами можно разделить на 3 типа:

      1. Обычный двигатель с постоянными магнитами
      2. Двигатель с подвижной катушкой
      3. Бесщеточный двигатель постоянного тока

      Обычный двигатель с постоянными магнитами

      Обычные электродвигатели с постоянными магнитами включают роторный узел с полюсными постоянными магнитами соединен со ступицей ротора и заключен в немагнитную металлическую втулку. Обычные узлы ротора включают немагнитный материал, такой как, например, пластик, между каждым из постоянных магнитов, чтобы поддерживать желаемую ориентацию постоянных магнитов на ступице ротора.Посадка с натягом между металлической втулкой и постоянными магнитами плотно прилегает к ротору.

      Ротор с подвижной катушкой

      Двигатель с подвижной катушкой (MCM), хотя и является двигателем с постоянными магнитами, отличается от обычного первичного двигателя с постоянными магнитами якорем. MCM является результатом инженерного требования, чтобы двигатели имели высокий крутящий момент, низкую инерцию ротора и низкую электрическую постоянную времени. Эти требования выполняются в MCM.

      Моментный двигатель

      Можно предположить, что все моторы производят крутящий момент.Следовательно, все двигатели можно назвать моментными двигателями. Однако моментный двигатель отличается от других двигателей постоянного тока тем, что он должен работать в течение длительных периодов времени в условиях остановки или низкой скорости. Не все двигатели постоянного тока предназначены для этой операции. Низкое cemf означает, что будет протекать большой ток якоря. Большинство обычных двигателей постоянного тока не предназначены для рассеивания тепла, создаваемого этим большим током. Но моментные двигатели предназначены для работы на низкой скорости или в состоянии остановки в течение длительных периодов времени и используются в таких приложениях, как намотка или ленточные накопители.В намоточных устройствах натяжение часто регулируется моментным двигателем.

      Шаговый двигатель

      • Шаговый двигатель — это действительно цифровой двигатель.
      • После того, как ротор сделает шаг, он останавливается, пока не получит импульс.
      • Шаговый двигатель — это электромеханическое устройство, которое преобразует электрические импульсы в дискретные механические движения.
      • Вал или шпиндель шагового двигателя вращается с дискретными шагами при подаче на него электрических командных импульсов в правильной последовательности.
      • Вращение двигателя напрямую связано с этими приложенными входными импульсами.
      • Последовательность прикладываемых импульсов напрямую зависит от направления вращения валов двигателя. Скорость вращения валов двигателя зависит от частоты входных импульсов, а длина вращения напрямую связана с количеством подаваемых входных импульсов.

      Связанные темы

      Электродвигатель | Британника

      Самый простой тип асинхронного двигателя показан на рисунке в разрезе.Трехфазный набор обмоток статора вставлен в пазы в железе статора. Эти обмотки могут быть соединены либо по схеме звезды, обычно без внешнего подключения к нейтральной точке, либо по схеме треугольник. Ротор состоит из цилиндрического стального сердечника с проводниками, размещенными в пазах по всей поверхности. В наиболее обычной форме эти проводники ротора соединены вместе на каждом конце ротора токопроводящим концевым кольцом.

      Cross section of a three-phase induction motor.

      Поперечное сечение трехфазного асинхронного двигателя.

      Encyclopædia Britannica, Inc.

      Основы работы асинхронного двигателя можно разработать, сначала предположив, что обмотки статора подключены к трехфазному источнику питания и что набор из трех синусоидальных токов, показанных на рисунке, протекает в обмотках статора. На этом рисунке показано влияние этих токов на создание магнитного поля в воздушном зазоре машины в течение шести моментов цикла. Для простоты показана только центральная токопроводящая петля для каждой фазной обмотки.В момент t 1 на рисунке, ток в фазе a является максимально положительным, тогда как ток в фазах b и c составляет половину отрицательного значения. Результатом является магнитное поле с приблизительно синусоидальным распределением вокруг воздушного зазора с максимальным значением наружу вверху и максимальным значением внутрь внизу. В момент времени t 2 на рисунке (т. Е. Одна шестая цикла позже), ток в фазе c является максимально отрицательным, тогда как в фазе b и фазе a составляет половину значения положительный.Результат, как показано на рисунке для t 2 , снова представляет собой синусоидально распределенное магнитное поле, но повернутое на 60 ° против часовой стрелки. Исследование распределения тока для t 3 , t 4 , t 5 и t 6 показывает, что магнитное поле продолжает вращаться с течением времени. Поле совершает один оборот за один цикл токов статора. Таким образом, совокупный эффект трех равных синусоидальных токов, равномерно смещенных во времени и текущих в трех обмотках статора, равномерно смещенных в угловом положении, должен создать вращающееся магнитное поле с постоянной величиной и механической угловой скоростью, которая зависит от частоты электроснабжение.

      Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской.
      Подпишитесь сегодня

      Вращательное движение магнитного поля относительно проводников ротора вызывает индуцирование напряжения в каждом из них, пропорциональное величине и скорости поля относительно проводников. Поскольку проводники ротора закорочены друг с другом на каждом конце, это приведет к протеканию токов в этих проводниках. В простейшем режиме работы эти токи будут примерно равны индуцированному напряжению, деленному на сопротивление проводника.На этом рисунке показана диаграмма токов ротора за момент времени t 1 рисунка. Видно, что токи приблизительно синусоидально распределены по периферии ротора и расположены так, чтобы создавать вращающий момент против часовой стрелки на роторе (то есть вращающий момент в том же направлении, что и вращение поля). Этот крутящий момент ускоряет ротор и вращает механическую нагрузку. По мере увеличения скорости вращения ротора его скорость относительно скорости вращающегося поля уменьшается.Таким образом, индуцированное напряжение снижается, что приводит к пропорциональному снижению тока в проводнике ротора и крутящего момента. Скорость ротора достигает постоянного значения, когда крутящий момент, создаваемый токами ротора, равен крутящему моменту, необходимому на этой скорости для нагрузки, при отсутствии избыточного крутящего момента для ускорения объединенной инерции нагрузки и двигателя.

      A rotating field and the currents that it produces in short-circuited rotor conductors.

      Вращающееся поле и токи, которые оно создает в короткозамкнутых проводниках ротора.

      Encyclopædia Britannica, Inc.

      Механическая выходная мощность должна обеспечиваться входной электрической мощностью. Первоначальных токов статора, показанных на рисунке, достаточно для создания вращающегося магнитного поля. Чтобы поддерживать это вращающееся поле при наличии токов ротора, показанных на рисунке, необходимо, чтобы обмотки статора несли дополнительную составляющую синусоидального тока такой величины и фазы, чтобы нейтрализовать влияние магнитного поля, которое в противном случае могло бы возникнуть. токами ротора на рисунке.Общий ток статора в каждой фазной обмотке складывается из синусоидальной составляющей, создающей магнитное поле, и другой синусоиды, опережающей первую на четверть цикла, или 90 °, для обеспечения необходимой электроэнергии. Вторая, или силовая, составляющая тока находится в фазе с напряжением, приложенным к статору, в то время как первая, или намагничивающая, составляющая отстает от приложенного напряжения на четверть цикла или 90 °. При номинальной нагрузке эта намагничивающая составляющая обычно находится в диапазоне 0.От 4 до 0,6 величины силовой составляющей.

      Большинство трехфазных асинхронных двигателей работают с обмотками статора, подключенными непосредственно к трехфазному источнику питания постоянного напряжения и постоянной частоты. Типичные напряжения питания находятся в диапазоне от 230 вольт между фазами для двигателей относительно небольшой мощности (например, от 0,5 до 50 киловатт) до около 15 киловольт между фазами для двигателей большой мощности и до около 10 мегаватт.

      За исключением небольшого падения напряжения на сопротивлении обмотки статора, напряжение питания согласуется со скоростью изменения магнитного потока в статоре машины во времени.Таким образом, при питании с постоянной частотой и постоянным напряжением величина вращающегося магнитного поля остается постоянной, а крутящий момент примерно пропорционален силовой составляющей тока питания.

      В асинхронном двигателе, показанном на предыдущих рисунках, магнитное поле вращается на один оборот за каждый цикл частоты питания. Для источника с частотой 60 Гц скорость поля составляет 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Скорость ротора меньше скорости поля на величину, достаточную для того, чтобы индуцировать необходимое напряжение в проводниках ротора для создания тока ротора, необходимого для момента нагрузки.При полной нагрузке скорость обычно на 0,5–5 процентов ниже полевой скорости (часто называемой синхронной скоростью), причем более высокий процент применяется к двигателям меньшего размера. Эта разница в скорости часто называется скольжением.

      Другие синхронные скорости могут быть получены с источником постоянной частоты путем создания машины с большим количеством пар магнитных полюсов, в отличие от двухполюсной конструкции, показанной на рисунке. Возможные значения скорости магнитного поля в оборотах в минуту: 120 f / p , где f — частота в герцах (циклов в секунду), а p — количество полюсов (которое должно быть четное число).Данный железный каркас может быть намотан для любого из нескольких возможных количеств пар полюсов, используя катушки, охватывающие угол приблизительно (360/ p ) °. Крутящий момент, поступающий от рамы машины, останется неизменным, поскольку он пропорционален произведению магнитного поля и допустимого тока катушки. Таким образом, номинальная мощность рамы, являющаяся произведением крутящего момента и скорости, будет примерно обратно пропорциональна количеству пар полюсов. Наиболее распространенные синхронные скорости для двигателей с частотой 60 Гц — 1800 и 1200 оборотов в минуту.

      Электродвигатель

      — принцип работы, схема

      Последнее обновление: 30 апреля 2020 г., Teachoo

      Это вращающееся устройство (устройство, которое вращается или перемещается по кругу).

      Преобразует электрическую энергию в механическую.

      Они используются в электрических вентиляторах, холодильниках, стиральных машинах, миксерах и т. Д.

      вот как это выглядит

      electric-motor.jpg


      Принцип электродвигателя

      Электродвигатель работает по принципу

      когда прямоугольную катушку помещают в магнитное поле и через нее пропускают ток,

      сила действует на катушку, которая вращает ее непрерывно


      Строительство электродвигателя

      figure-13.15-ncert.jpg

      Электродвигатель состоит из


      • Прямоугольная катушка

        провода ABCD
      • А

        сильный подковообразный магнит

        (или 2 разных магнита) — Если взять 2 магнита, северный полюс первого магнита обращен к южному полюсу другого магнита, как показано на рисунке…
      • В

        катушка размещена перпендикулярно магниту

        как показано на рисунке
      • Концы катушки соединены с

        разрезные кольца

        — P&Q

        Разрезные кольца действуют как

        коммутатор

        — который меняет направление тока в цепи
      • Внутренняя сторона разрезных колец

        изолирован и прикреплен к оси

        (который можно свободно вращать)
      • Наружные токопроводящие кромки разъемных колец жесткие два

        стационарные щетки — X и Y
      • Эти кисти прикреплены к

        аккумулятор

        завершить цепь


      Работа электродвигателя

      Давайте посмотрим на работу электродвигателя.

      • Когда батарея включена, ток течет через катушку AB от A к B,

        и магнитное поле с севера на юг…

        Итак, по правилу левой руки Флеминга к AB прилагается направленная вниз сила.

        Аналогичным образом, сила, направленная вверх, применяется к компакт-диску.

        Таким образом, катушка вращается, при этом AB движется вниз, а CD движется вверх.

      • Теперь катушки AB и CD меняются местами,

        Так как ток течет от C к D, а магнитное поле с севера на юг

        CD получит силу вверх и двинется вверх

        Точно так же AB будет двигаться вниз

        Итак, наша катушка будет делать половину оборота.

      • Но мы не хотим полуворотов,

        Нам нужно полное вращение катушки.
      • Итак, для этого … мы меняем направление тока в катушке, когда она совершила половину оборота.
      • Чтобы изменить направление тока, мы используем коммутатор.

        Коммутатор состоит из разрезных колец (два кольца с некоторым пространством между ними) и щеток, прикрепленных к цепи.
      • Теперь, когда катушка вращается, кольца вращаются вместе с ней.

        Когда катушка становится параллельной магнитному полю,

        щетки X и Y касаются зазора между кольцами

        и разрыв цепи
      • Теперь по инерции кольцо продолжает двигаться… так что противоположный конец кольца теперь подключен к положительному концу провода

        Разъемное кольцо P подключено к катушке CD, а разрезное кольцо Q подключено к катушке AB.

        Который меняет направление тока в цепи.
      • Теперь, когда CD находится слева, а AB — справа ..

        Ток в CD становится обратным, т. Е. С D на C.

        Итак, сила на CD направлена ​​вниз, а сила на AB — вверх.

        Таким образом, катушка продолжает вращаться.
      • Это изменение направления электрического тока происходит каждые пол-оборота.

        и катушка продолжает вращаться, пока не отключится аккумулятор.


      Заметка —

      Если бы разрезное кольцо не использовалось, катушка повернулась бы наполовину по часовой стрелке и наполовину против часовой стрелки.

      Таким образом, разрезное кольцо предназначено для обратного тока и вращения катушки в одном направлении.

      Чтобы написать «Работа электродвигателя» в экзаменационной работе, отметьте —

      NCERT Вопрос 11

      Каким образом коммерческие электрические двигатели увеличивают создаваемую силу и мощность двигателей?

      Они увеличивают создаваемую силу и мощность двигателей на

      • Использование электромагнита вместо постоянного магнита
      • Большое количество витков проводящего провода (чем больше витков провода, тем больше магнитное поле)
      • Мягкое железо Сердечник, на который намотана катушка


      Заметка :

      Сердечник из мягкого железа, на который намотана катушка вместе с катушками, называется сердечником.

      арматура

      .
      Это увеличивает мощность двигателя.


      Заметка

      : Для тебя

      Экзамены,


      напишите, пожалуйста, принцип работы, устройство электродвигателя.

      И не забудьте сделать первую цифру (указанную в NCERT)

      Вопросы


      NCERT Вопрос 3 —

      Устройство, используемое для выработки электрического тока, называется

      1. генератор.
      2. гальванометр.
      3. амперметр.
      4. мотор.

      Посмотреть ответ


      Вопрос 6 (а) NCERT —

      Укажите, верны ли следующие утверждения.

      (а) Электродвигатель преобразует механическую энергию в электрическую.

      Посмотреть ответ


      Вопрос 11 NCERT —

      Нарисуйте маркированную схему электродвигателя. Объясните его принцип и работу.Какова функция разрезного кольца в электродвигателе?

      Посмотреть ответ


      NCERT Вопрос 12 —

      Назовите некоторые устройства, в которых используются электродвигатели.

      Посмотреть ответ


      Вопросы 2 Страница 233 —

      Каков принцип работы электродвигателя?

      Посмотреть ответ


      Вопросы 3, страница 233 —

      Какова роль разрезного кольца в электродвигателе?

      Посмотреть ответ

      Подпишитесь на наш канал Youtube — https: // you.трубка / teachoo

      Электродвигатели и генераторы

      Электродвигатели, генераторы, генераторы и громкоговорители объясняются с помощью анимации и схем.
      Это ресурсная страница Physclips, многоуровневого мультимедийного введения в физику (загрузите анимацию на этой странице).


      Двигатели постоянного тока

      Простой двигатель постоянного тока имеет катушку с проволокой, которая может вращаться в магнитном поле. В
      ток в катушке подается через две щетки, которые обеспечивают подвижный контакт с
      разрезное кольцо.Катушка находится в постоянном магнитном поле. Силы приложили
      на токоведущих проводах создают крутящий момент на катушке.

      Сила F на проводе длиной L, по которому течет ток i в магнитном поле.
      B равно iLB, умноженному на синус угла между B и i, который будет равен 90 °, если
      поля были равномерно вертикальными. Направление F идет справа
      правило руки *, как показано здесь. Две силы, показанные здесь, равны и противоположны,
      но они смещены вертикально, поэтому создают крутящий момент.(Силы на
      две другие стороны катушки действуют по одной и той же линии и поэтому не создают крутящего момента.)

        * Для запоминания направления силы используется ряд различных символов. Некоторые используют правую руку, некоторые — левую. Для студентов, которые знают векторное умножение, легко использовать силу Лоренца напрямую: F = q v X B , откуда F = i dL X Б .Это источник диаграммы, показанной здесь.

      Катушку также можно рассматривать как магнитный диполь или небольшой электромагнит,
      как указано стрелкой SN: согните пальцы правой руки в
      направление течения, а большой палец — северный полюс. В эскизе
      Справа изображен электромагнит, образованный катушкой ротора.
      как постоянный магнит, и тот же крутящий момент (север притягивает юг)
      действовать для выравнивания центрального магнита.

        Мы используем синий для Северного полюса и красный для Южного. Это просто соглашение, чтобы сделать ориентацию ясной: нет никакой разницы в материале на обоих концах магнита, и они обычно не окрашиваются в другой цвет.

      Обратите внимание на влияние щеток на разрезное кольцо . Когда
      плоскость вращающейся катушки достигает горизонтали, щетки разорвут контакт
      (теряется не так много, потому что это и так точка нулевого момента — силы
      действовать внутрь).Угловой момент катушки переносит ее через этот разрыв
      точка, и ток затем течет в противоположном направлении, что меняет направление
      магнитный диполь. Итак, после прохождения точки останова ротор продолжает движение.
      повернуть против часовой стрелки и начать выравнивание в обратном направлении. в
      В следующем тексте я буду в основном использовать картинку «крутящий момент на магните», но
      имейте в виду, что использование щеток или переменного тока может вызвать появление полюсов
      электромагнит, о котором идет речь, меняет положение, когда ток меняет направление.

      Крутящий момент, создаваемый в течение цикла, зависит от вертикального разделения
      две силы. Следовательно, это зависит от синуса угла между
      ось катушки и поле. Однако из-за разрезного кольца оно всегда
      в том же смысле. Анимация ниже показывает его изменение во времени, а вы
      можно остановить на любом этапе и проверить направление, приложив правую руку
      правило.

      Двигатели и генераторы

      Теперь двигатель постоянного тока также является генератором постоянного тока.Взгляните на следующую анимацию. В
      катушка, разрезное кольцо, щетки и магнит — это то же оборудование, что и двигатель
      выше, но катушка вращается, что генерирует ЭДС.

      Если вы используете механическую энергию для вращения катушки (N витков, область A) с равномерной
      угловая скорость ω в магнитном поле B ,
      это создаст в катушке синусоидальную ЭДС. ЭДС (ЭДС или электродвижущая сила — это почти то же самое, что и напряжение). Пусть θ будет
      угол между B и нормалью к катушке, поэтому магнитный поток φ равен
      НАБ.cos θ. Закон Фарадея дает:

      Приведенную выше анимацию можно назвать генератором постоянного тока. Как и в двигателе постоянного тока,
      концы катушки соединяются с разрезным кольцом, две половины которого контактируют
      кистями. Обратите внимание, что щетки и разрезное кольцо «исправляют» создаваемую ЭДС:
      контакты организованы так, что ток всегда будет течь в одном и том же
      направление, потому что, когда катушка вращается мимо мертвой точки, где щетки
      встречаются зазор в кольце, соединения между концами катушки и
      внешние клеммы перевернуты.ЭДС здесь (без учета мертвой зоны, которая обычно бывает при нулевом напряжении) равна
      | NBAω sin ωt |,
      как нарисовано.

      Генератор

      Если нам нужен AC, нам не нужно исправление, поэтому нам не нужны разрезные кольца. (Этот
      это хорошая новость, потому что разрезные кольца вызывают искры, озон, радиопомехи и дополнительный износ. Если хочешь
      Постоянный ток, часто лучше использовать генератор и выпрямлять диоды.)

      В следующей анимации две кисти соприкасаются с двумя непрерывными кольцами, поэтому
      две внешние клеммы всегда подключены к одним и тем же концам катушки.Результатом является не исправленная синусоидальная ЭДС, заданная NBAω sin ωt,
      который показан на следующей анимации.

      Это генератор переменного тока. Преимущества переменного и постоянного тока
      генераторы сравниваются в разделе ниже. Выше мы видели, что двигатель постоянного тока
      также является генератором постоянного тока. Точно так же генератор переменного тока также является двигателем переменного тока. Однако,
      он довольно негибкий. (Смотри как
      настоящие электродвигатели работают для более подробной информации.)

      Задняя ЭДС

      Теперь, как показывают первые две анимации, двигатели и генераторы постоянного тока могут быть
      то же самое.Например, двигатели поездов становятся генераторами, когда поезд
      замедляется: они преобразуют кинетическую энергию в электрическую и
      мощность обратно в сеть. В последнее время несколько производителей начали выпуск автомобилей.
      рационально. В таких автомобилях электродвигатели, используемые для привода автомобиля, также
      используется для зарядки аккумуляторов при остановке автомобиля — это называется регенеративным
      торможение.

      Итак, вот интересное следствие. Каждый двигатель — это генератор . Это
      правда, в некотором смысле, даже когда он действует как двигатель.ЭДС, что мотор
      генерирует называется обратной ЭДС . Обратная ЭДС увеличивается с увеличением
      скорость из-за закона Фарадея. Итак, если на двигатель нет нагрузки, он очень сильно крутится.
      быстро и разгоняется до появления обратной ЭДС плюс падение напряжения из-за потерь,
      равно напряжению питания. Обратную ЭДС можно рассматривать как «регулятор»:
      он останавливает бесконечно быстро вращающийся двигатель (что избавляет физиков от некоторых затруднений). Когда двигатель загружен, то
      фаза напряжения становится ближе к фазе тока (начинает
      выглядят резистивными), и это кажущееся сопротивление дает напряжение.Итак, спина
      Требуемая ЭДС меньше, и двигатель вращается медленнее. (Чтобы добавить обратно
      ЭДС, которая является индуктивной, к резистивной составляющей необходимо добавить напряжения
      которые не в фазе. См. AC
      схем.)

      Катушки обычно имеют сердечники

      На практике (и в отличие от схем, которые мы нарисовали) генераторы и постоянный ток
      двигатели часто имеют сердечник с высокой проницаемостью внутри катушки, так что большие
      магнитные поля создаются умеренными токами. Это показано слева в
      рисунок ниже, на котором статоры (магниты, которые являются статическими)
      постоянные магниты.

      schematic of motor

      Моторы универсальные

      Магниты статора тоже могут быть выполнены в виде электромагнитов, как показано выше.
      справа. Два статора намотаны в одном направлении, чтобы
      поле в том же направлении, а ротор имеет поле, которое дважды меняет направление
      за цикл, потому что он связан с щетками, которые здесь не указаны. Один
      Преимущество наличия статоров в двигателе состоит в том, что можно сделать двигатель
      который работает от переменного или постоянного тока, так называемый универсальный двигатель .Когда вы едете
      у такого мотора с переменным током ток в катушке меняется дважды за каждый цикл
      (помимо изменений со щеток) а вот полярность статоров
      изменяется одновременно, поэтому эти изменения отменяются. (К сожалению, кисти еще остались, хотя я спрятал их в этом эскизе.) Для преимуществ и
      недостатки постоянного магнита по сравнению со статорами с обмоткой см. ниже.
      Также смотрите больше
      на универсальных моторах.

      Построить простой мотор

      Чтобы построить этот простой, но странный мотор, вам понадобятся два довольно сильных магнита.
      (подойдут редкоземельные магниты диаметром около 10 мм,
      магниты), жесткий медный провод (не менее 50 см), два провода с крокодиловой
      зажимы на обоих концах, фонарь на шесть вольт, две банки для безалкогольных напитков, два блока
      дерева, липкой ленты и острого гвоздя.

      Сделайте катушку из жесткого медного провода, чтобы не нуждаться во внешних
      поддержка. Намотайте от 5 до 20 витков по кругу диаметром около 20 мм и
      два конца радиально направлены наружу в противоположных направлениях. Эти цели будут
      быть одновременно осью и контактами. Если провод имеет лаковую или пластиковую изоляцию,
      снимите его с концов.

      Опоры оси могут быть выполнены из алюминия, поэтому
      что они создают электрический контакт. Например, проткнуть безалкогольный напиток
      банки с гвоздем, как показано.Расположите два магнита с севера на юг,
      так что магнитное поле проходит через катушку под прямым углом к
      оси. Закрепите или приклейте магниты к деревянным блокам (не показаны
      на схеме), чтобы они оставались на нужной высоте, затем переместите блоки
      поставить их на место, достаточно близко к катушке. Сначала поверните катушку
      так что магнитный поток через катушку равен нулю, как показано на схеме.

      Теперь возьмем аккумулятор и два провода с зажимами типа «крокодил».Подключить
      два вывода аккумулятора к двум металлическим опорам для
      катушка и она должна повернуться.

      Обратите внимание, что у этого двигателя есть по крайней мере одна «мертвая зона»: он часто останавливается.
      в положении, когда на катушке отсутствует крутящий момент. Не уходи
      он горит слишком долго: он быстро разряжает аккумулятор.

      Оптимальное количество витков в катушке зависит от внутреннего
      сопротивление аккумулятора, качество опорных контактов и
      тип провода, поэтому вам следует поэкспериментировать с разными значениями.

      Как уже говорилось выше, это тоже генератор, но очень
      неэффективный. Чтобы увеличить ЭДС, используйте больше витков (может потребоваться
      использовать более тонкую проволоку и рамку для наматывания.) Вы можете использовать
      например, электродрель, чтобы быстро повернуть ее, как показано на рисунке выше.
      Используйте осциллограф, чтобы посмотреть на генерируемую ЭДС. Это переменный или постоянный ток?

      У этого двигателя нет разъемного кольца, почему
      он работает на DC? Проще говоря, если бы он был точно симметричным, это не сработало бы.Однако, если ток в одном полупериоде немного меньше, чем в другом, то средний крутящий момент не будет равен нулю, и, поскольку он вращается достаточно быстро, угловой момент, приобретенный в течение полупериода с большим током, переносит его через полупериод, когда крутящий момент находится в противоположном направлении. По крайней мере, два эффекта могут вызвать асимметрию. Даже если провода полностью зачищены и чистые, контактное сопротивление вряд ли будет одинаковым даже в состоянии покоя. Кроме того, само вращение приводит к прерыванию контакта, поэтому, если во время одной фазы есть более длительные отскоки, этой асимметрии будет достаточно.В принципе, вы можете частично зачистить провода таким образом, чтобы ток был равен нулю за один полупериод.

      Альтернативная версия простого двигателя Джеймса
      Тейлор.

      Еще более простой двигатель (который к тому же гораздо проще понять!) — это униполярный двигатель.

      Двигатели переменного тока

      С помощью переменного тока мы можем изменить направление поля без использования щеток.Это хорошая новость, потому что мы можем избежать дуги, образования озона и
      омическая потеря энергии, которую могут вызвать щетки. Далее, поскольку кисти
      контактируют между движущимися поверхностями, они изнашиваются.

      Первое, что нужно сделать в двигателе переменного тока, — это создать вращающееся поле. ‘Обычный’
      Переменный ток от 2-х или 3-х контактной розетки — это однофазный переменный ток — он имеет синусоидальную
      разность потенциалов создается только между двумя проводами — активным и нейтральным.
      (Обратите внимание, что заземляющий провод не пропускает ток, за исключением
      электрические неисправности.) При однофазном переменном токе можно создать вращающееся поле.
      за счет генерации двух противофазных токов с помощью, например, конденсатора.
      В показанном примере два тока сдвинуты по фазе на 90 °, поэтому вертикальный
      составляющая магнитного поля синусоидальная, а горизонтальная косусоидальная,
      как показано. Это дает поле, вращающееся против часовой стрелки.

      (* Меня попросили объяснить это: из простого AC
      Теоретически, ни катушки, ни конденсаторы не имеют напряжения в фазе с
      электрический ток.В конденсаторе напряжение максимально, когда заряд
      закончил течь на конденсатор и вот-вот начнет стекать.
      Таким образом, напряжение отстает от тока. В чисто индуктивной катушке
      падение напряжения является самым большим, когда ток изменяется наиболее быстро, что
      также когда ток равен нулю. Напряжение (падение) опережает ток.
      В моторных катушках фазовый угол меньше 90, потому что электрические
      энергия преобразуется в механическую энергию.)

      На этой анимации графики показывают изменение токов во времени.
      в вертикальных и горизонтальных витках. График компонент поля B x и
      B y показывает, что векторная сумма этих двух полей является вращающейся
      поле. Основное изображение показывает вращающееся поле. Он также показывает полярность
      магнитов: как указано выше, синий представляет северный полюс, а красный — южный полюс.

      Если мы поместим постоянный магнит в эту область вращающегося поля, или если мы положим
      в катушке, ток которой всегда течет в одном направлении, тогда это становится
      Синхронный двигатель .В широком диапазоне условий двигатель будет
      повернуть со скоростью магнитного поля. Если у нас будет много статоров, вместо этого
      всего двух пар, показанных здесь, то мы могли бы рассматривать его как шаговый
      двигатель: каждый импульс перемещает ротор на следующую пару задействованных полюсов.
      Пожалуйста, помните мое предупреждение об идеализированной геометрии: настоящие шаговые двигатели
      десятки полюсов и довольно сложные геометрические формы!

      Двигатели асинхронные

      Теперь, поскольку у нас есть изменяющееся во времени магнитное поле, мы можем использовать наведенную ЭДС
      в катушке — или даже просто вихревые токи в проводнике — чтобы ротор
      магнит.Правильно, если у вас есть вращающееся магнитное поле, вы можете просто
      вставил проводник и получается. Это дает несколько преимуществ
      асинхронные двигатели
      : отсутствие щеток или коммутатора означает более простое производство, нет
      износ, отсутствие искр, отсутствие образования озона и отсутствие связанных с этим потерь энергии
      с ними. Слева внизу схематическое изображение асинхронного двигателя. (Для фотографий
      настоящие асинхронные двигатели и подробнее см. Индукция.
      двигатели.)

      Анимация справа представляет двигатель с короткозамкнутым ротором .Белка
      клетка имеет (во всяком случае, в этой упрощенной геометрии!) два круглых проводника, соединенных
      несколькими прямыми стержнями. Любые два стержня и соединяющие их дуги образуют
      катушка — на что указывают синие черточки на анимации. (Только два из
      для простоты показано много возможных схем.)

      На этой схеме показано, почему их можно назвать двигателями с короткозамкнутым ротором.
      Реальность иная: фотографии и подробности см. В разделе «Индукция».
      моторы. Проблема с показанными асинхронными двигателями и двигателями с короткозамкнутым ротором
      в этой анимации показано, что конденсаторы высокой стоимости и высокого напряжения
      дорогие.Одно из решений — двигатель с экранированным полюсом, но его вращающийся
      поле имеет некоторые направления, в которых крутящий момент небольшой, и имеет тенденцию
      бежать назад при некоторых условиях. Самый простой способ избежать этого —
      использовать многофазные двигатели.

      Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока

      Однофазный используется в домашних условиях для приложений с низким энергопотреблением, но
      у него есть недостатки. Во-первых, он выключается 100 раз в секунду (вы не
      обратите внимание, что флуоресцентные лампы мигают с такой скоростью, потому что ваши глаза
      слишком медленные: даже 25 изображений в секунду на экране телевизора достаточно, чтобы дать
      иллюзия непрерывного движения.) Во-вторых, это делает его неловким
      для создания вращающихся магнитных полей. По этой причине некоторые высокие мощности (несколько
      кВт) для бытовых устройств может потребоваться трехфазная установка. Промышленное применение
      широко использовать трехфазный двигатель, трехфазный асинхронный двигатель является стандартным
      рабочая лошадка для приложений большой мощности. Три провода (не считая земли)
      несут три возможных разности потенциалов, которые не совпадают по фазе с каждым
      другое на 120 °, как показано на анимации ниже. Таким образом, три статора плавно
      вращающееся поле.(Видеть это
      ссылку для получения дополнительной информации о трехфазном питании.)

      Если поместить постоянный магнит в такой набор статоров, он станет синхронным.
      трехфазный двигатель
      . На анимации изображена беличья клетка, в которой
      простота показана только одна из многих петель наведенного тока. Без
      механической нагрузки, он вращается практически синхронно с вращающимся полем.
      Ротор не обязательно должен быть беличьей клеткой: фактически любой проводник, который будет
      переносящие вихревые токи будут вращаться, стремясь следовать за вращающимся полем.Такое расположение может дать асинхронный двигатель , обладающий высоким КПД,
      высокая мощность и высокие крутящие моменты в диапазоне скоростей вращения.

      Линейные двигатели

      Набор катушек можно использовать для создания магнитного поля, которое переводит, скорее,
      чем вращается. На паре катушек на анимации ниже подается импульс от
      слева направо, поэтому область магнитного поля перемещается слева направо. А
      постоянный или электромагнит будет стремиться следовать за полем. Так что простой
      плита из проводящего материала, потому что в ней наведены вихревые токи (не показаны)
      содержат электромагнит.В качестве альтернативы мы могли бы сказать, что из Фарадея
      закон, ЭДС в металлической плите всегда индуцируется, чтобы противодействовать любому изменению
      в магнитном потоке, а силы на токах, вызванные этой ЭДС, сохраняют
      поток в плите почти постоянный. (Вихревые токи на этой анимации не показаны.)

      В качестве альтернативы мы могли бы иметь комплект катушек с питанием в подвижной части,
      и наводить вихревые токи в рельсе. В любом случае получается линейный двигатель,
      что было бы полезно, скажем, для поездов на магнитной подвеске(В анимации геометрия
      как обычно на этом сайте, в высшей степени идеализирован, и только один вихревой ток
      показано.)

      Некоторые примечания к двигателям переменного и постоянного тока для приложений большой мощности

        Этот сайт изначально был написан для помощи школьникам.
        и учителя в Новом Южном Уэльсе, Австралия, где в новой программе
        по истории и приложениям физики за счет самой физики,
        был введен. В новой программе в одной из точек есть следующее:
        озадачивающее требование: «объясните, что двигатели переменного тока обычно вырабатывают малую мощность и
        связывают это с их использованием в электроинструментах «.

      Двигатели переменного тока используются для приложений с большой мощностью, когда это возможно. Три
      фазные асинхронные двигатели переменного тока широко используются для приложений большой мощности, в том числе
      тяжелая промышленность. Однако такие двигатели непригодны, если многофазность недоступна,
      или трудно доставить. Электропоезда тому пример: строить проще
      линии электропередач и пантографы, если нужен только один активный проводник, так что это
      обычно имеет постоянный ток, и многие двигатели поездов работают от постоянного тока. Однако из-за недостатков
      постоянного тока для высокой мощности, более современные поезда преобразуют постоянный ток в переменный, а затем бегут
      трехфазные двигатели.

      Однофазные асинхронные двигатели имеют проблемы с объединением приложений
      высокая мощность и гибкие условия нагрузки. Проблема заключается в создании
      вращающееся поле. Конденсатор может использоваться для подачи тока в один набор
      катушки впереди, но дорогие высоковольтные конденсаторы стоят дорого. Затененный
      Вместо них используются полюса, но под некоторыми углами крутящий момент невелик. Если нельзя
      создают плавно вращающееся поле, и если груз «проскальзывает» далеко за
      поле, то крутящий момент падает или даже меняется на противоположное.

      В электроинструментах и ​​некоторых приборах используются щеточные электродвигатели переменного тока. Кисти вводят
      потери (плюс образование дуги и озона). Обратная полярность статора
      100 раз в секунду. Даже если материал сердечника выбран так, чтобы минимизировать гистерезис
      потерь («потери в железе»), это способствует неэффективности и возможности
      перегрева. Эти моторы можно назвать универсальными.
      двигатели, потому что они могут работать от постоянного тока. Решение дешевое, но грубое
      и неэффективно. Для приложений с относительно низким энергопотреблением, таких как электроинструменты,
      неэффективность обычно экономически не важна.

      Если доступен только однофазный переменный ток, можно исправить переменный ток и использовать
      Двигатель постоянного тока. Раньше сильноточные выпрямители были дорогими, но сейчас они становятся все более дорогими.
      менее дорогой и более широко используемый. Если вы уверены, что понимаете
      принципы, пора перейти к Как
      настоящие электродвигатели работают Джона Стори. Или продолжайте здесь, чтобы найти
      о громкоговорителях и трансформаторах.


      Громкоговорители

      Громкоговоритель — это линейный двигатель с небольшим диапазоном.Имеет одиночный ход
      катушка, которая постоянно, но гибко подключена к источнику напряжения, поэтому
      нет кистей.

      The
      катушка движется в поле постоянного магнита, который обычно имеет форму
      для создания максимального усилия на катушке. Подвижная катушка не имеет сердечника, поэтому
      его масса невелика, и он может быстро ускоряться, что позволяет
      частота движения. В громкоговорителе катушка прикреплена к легкому весу.
      бумажный конус, который поддерживается с внутренней и внешней стороны круглыми,
      плиссированные бумажные «пружины».На фотографии ниже динамик выходит за рамки
      нормальный верхний предел его перемещения, поэтому катушка видна над
      полюса магнита.

      Для низкочастотного звука с большой длиной волны необходимы большие диффузоры.
      Показанный ниже динамик имеет диаметр 380 мм. Колонки, предназначенные для
      низкие частоты называются вуферами. Они имеют большую массу и
      поэтому трудно быстро разогнаться для высокочастотных звуков.
      На фотографии ниже часть вырезана, чтобы показать
      внутренние компоненты.

      Твитеры — громкоговорители, предназначенные для высоких частот — может быть просто
      динамики аналогичной конструкции, но с небольшими диффузорами и катушками малой массы.
      В качестве альтернативы они могут использовать пьезоэлектрические кристаллы для перемещения конуса.

      speaker photo

      Громкоговорители представляют собой линейные двигатели со скромным диапазоном — возможно, десятки
      мм. Подобные линейные двигатели, хотя, конечно, без бумажного конуса, часто
      используется для радиального перемещения головки чтения и записи на дисководе.

      Громкоговорители как микрофоны

      На картинке выше вы можете видеть, что картонная диафрагма (конус динамика) соединена с катушкой с проводом в магнитном поле. Если звуковая волна перемещает диафрагму, катушка будет двигаться в поле, создавая напряжение. Это принцип динамического микрофона — хотя в большинстве микрофонов диафрагма намного меньше конуса громкоговорителя. Итак, динамик должен работать как микрофон. Хороший проект: все, что вам нужно, — это громкоговоритель и два провода для подключения его ко входу осциллографа или микрофонному входу вашего компьютера.Два вопроса: как вы думаете, что масса диффузора и катушки повлияет на частотную характеристику? Как насчет длины волны звуков, которые вы используете?


      Предупреждение: настоящие двигатели сложнее

      Эскизы двигателей были схемами, чтобы показать принципы.
      Пожалуйста, не сердитесь, если, когда вы разбираете мотор, он выглядит больше
      сложно! (Смотри как
      настоящие электродвигатели работают.) Например, типичный двигатель постоянного тока
      вероятно, будет много отдельно намотанных катушек для обеспечения более плавного крутящего момента:
      всегда есть одна катушка, для которой синусоидальный член близок к единице.Это показано ниже для двигателя с обмотанными статорами (вверху) и
      постоянные статоры (внизу).


      Трансформаторы

      На фотографии изображен трансформатор, предназначенный для демонстрационных целей:
      первичная и вторичная катушки четко разделены и могут быть удалены
      и заменен поднятием верхней части сердечника. Для наших целей отметим
      что катушка слева имеет меньше витков, чем справа (вставки
      показать крупные планы).

      diagrammatic of transformer

      На эскизе и схеме изображен повышающий трансформатор. Чтобы сделать понижающий трансформатор,
      достаточно разместить источник справа, а нагрузку — слева. ( Важно
      Примечание по безопасности
      : для настоящего трансформатора вы можете только «подключить его задом наперед»
      только после проверки соответствия номинального напряжения.) Итак, как
      трансформатор работает?

      Сердечник (заштрихован) имеет высокую магнитную проницаемость, т.е. материал, образующий
      магнитное поле намного легче, чем свободное пространство, из-за ориентации
      атомных диполей.(На фотографии сердечник сделан из ламинированного мягкого железа.)
      В результате поле сосредоточено внутри ядра, и почти
      силовые линии не выходят из ядра. Если следует, что магнитные потоки φ через
      первичный и вторичный примерно равны, как показано. Из Фарадея
      По закону ЭДС на каждом витке, будь то первичная или вторичная обмотка, равна -dφ / dt.
      Если пренебречь сопротивлением и другими потерями в трансформаторе, вывод
      напряжение равно ЭДС. Для N p витков первичной обмотки, это
      дает

      Для N с витков вторичной обмотки это дает

      Разделение этих уравнений дает уравнение трансформатора

      где r — коэффициент поворотов.А что с током? Если пренебречь потерями в
      трансформатор (см. ниже раздел об эффективности), и если мы предположим, что
      напряжение и ток имеют одинаковое фазовое соотношение в первичной и
      вторичный, то из сохранения энергии мы можем записать в устойчивом состоянии:

        Power in = power out, поэтому

        V p I p = V s I s , откуда

        I s / I p = N p / N s = 1 / r.

      Так что даром ничего не получишь: если увеличишь напряжение, то уменьшишься.
      ток (по крайней мере) в тот же коэффициент. Обратите внимание, что на фотографии
      катушка с большим количеством витков имеет более тонкий провод, потому что она предназначена для меньшего
      ток, чем тот, с меньшим количеством витков

      В некоторых случаях целью упражнения является уменьшение силы тока. В силе
      линий передачи, например, потери мощности при нагревании проводов из-за
      их ненулевое сопротивление пропорционально квадрату тока.Таким образом, передача электроэнергии от электростанции экономит много энергии.
      в город при очень высоких напряжениях, так что токи невелики.

      Наконец, и снова предполагая, что трансформатор идеален, давайте спросим, ​​что
      резистор во вторичной цепи «похож» на первичную цепь.
      В первичном контуре:

        V p = V s / r и I p =
        Я s .r так

        V p / I p = V s / r 2 I s =
        Р / р 2 .

      R / r 2 называется отраженным сопротивлением . При условии, что
      частота не слишком велика и при наличии сопротивления нагрузки (условия
      обычно встречается в практических трансформаторах), индуктивное сопротивление первичной
      намного меньше, чем это отраженное сопротивление, поэтому первичная цепь ведет себя
      как если бы источник управлял резистором номиналом R / r 2 .

      КПД трансформаторов

      На практике реальные трансформаторы имеют КПД менее 100%.

      • Во-первых, это резистивные потери в катушках (потеря мощности I 2 .r).
        Для данного материала сопротивление катушек можно уменьшить, сделав
        их поперечное сечение большое. Удельное сопротивление также можно сделать низким, используя
        медь высокой чистоты. (См. Дрейф
        скорости и закон Ома.)
      • Во-вторых, в сердечнике наблюдаются потери на вихревые токи. Это может быть
        уменьшается за счет ламинирования сердечника. Ламинирование уменьшает площадь цепей
        в ядре, и таким образом уменьшите ЭДС Фарадея, и, таким образом, текущий текущий
        в ядре, и таким образом теряется энергия.
      • В-третьих, в сердечнике есть гистерезисные потери. Магентизация и
        кривые размагничивания для магнитных материалов часто немного отличаются
        (гистерезис или зависимость от истории), и это означает, что требуемая энергия
        намагничивать сердечник (при увеличении тока) не совсем
        восстанавливается при размагничивании. Разница в энергии теряется в виде тепла
        в основном.
      • Наконец, геометрический дизайн, а также материал сердечника могут
        быть оптимизированным для обеспечения того, чтобы магнитный поток в каждой катушке вторичной
        почти такой же, как и в каждой катушке первичной обмотки.
      Подробнее о трансформаторах: генераторы переменного и постоянного тока

      Трансформаторы работают только от переменного тока, что является одним из больших преимуществ переменного тока. Трансформеры
      позволяет снизить 240 В до уровня, удобного для цифровой электроники
      (всего несколько вольт) или для других приложений с низким энергопотреблением (обычно 12 В). Трансформеры
      повышайте напряжение для передачи, как упомянуто выше, и понижайте для безопасности
      распространение. Без трансформаторов потери электроэнергии при распределении
      сети, и без того высокие, были бы огромными.Возможно преобразование напряжения
      в DC, но сложнее, чем в AC. Кроме того, такие преобразования часто
      неэффективно и / или дорого. Дополнительным преимуществом переменного тока является то, что его можно использовать
      на двигателях переменного тока, которые обычно предпочтительнее двигателей постоянного тока для приложений большой мощности.


      Другие ресурсы от нас

      Некоторые внешние ссылки на веб-ресурсы по двигателям и генераторам

      • Гиперфизика:
        Электромоторы с сайта HyperPhysics в штате Джорджия. Отлично
        сайт
        в целом, и моторный отсек для этого идеально подходит. Хороший
        использование веб-графики. Имеет ли двигатели постоянного, переменного и асинхронного
        ссылки
      • Громкоговорители ..
        Еще больше хороших материалов от Государственной Гиперфизики Джорджии. Хорошая графика, хорошие объяснения
        и ссылки. Этот громкоговоритель
        сайт также включает в себя вложения.
      • http://members.tripod.com/simplemotor/rsmotor.htm A
        сайт, описывающий двигатель, построенный студентами.Ссылки на другие двигатели, построенные
        тот же студент и ссылки также на сайты о моторах.
      • http://www.specamotor.com A
        сайт, который сортирует двигатели различных производителей в соответствии со спецификациями, введенными пользователем.

      В чем разница между постоянными магнитами
      и наличие электромагнитов в двигателе постоянного тока? Это делает его более эффективным или
      более могущественный? Или просто дешевле?

      Когда я получил этот вопрос на Высшем
      Доска объявлений школьной физики, я отправил ее Джону
      Стори, выдающийся астроном и строитель.
      электромобилей.Вот его ответ:

      В общем, для маленького мотора намного дешевле использовать постоянные магниты.
      Материалы для постоянных магнитов продолжают совершенствоваться и стали настолько недорогими
      что даже правительство иногда присылает вам бессмысленные магниты на холодильник
      через почту. Постоянные магниты также более эффективны, потому что нет энергии
      тратится на создание магнитного поля. Так зачем вообще использовать раневое поле
      Двигатель постоянного тока? Вот несколько причин:

      • Если вы строите действительно большой двигатель, вам понадобится очень большой магнит и
        в какой-то момент раневое поле может подешеветь, особенно если очень
        Для создания большого крутящего момента необходимо сильное магнитное поле.Имейте это в виду
        если вы проектируете поезд. По этой причине у большинства автомобилей есть стартеры.
        которые используют поле раны (хотя некоторые современные автомобили теперь используют постоянные
        магнитные двигатели).
      • У постоянного магнита магнитное поле имеет фиксированное значение (то есть
        что означает «постоянный»!) Напомним, что крутящий момент, создаваемый двигателем
        заданная геометрия равна произведению тока через якорь
        и напряженность магнитного поля. С двигателем с возбужденным полем у вас есть
        возможность изменения тока через поле и, следовательно, изменения
        моторные характеристики.Это открывает ряд интересных возможностей;
        Вы ставите обмотку возбуждения последовательно с якорем, параллельно,
        или кормить из отдельно контролируемого источника? Пока есть достаточно
        крутящий момент для преодоления нагрузки на двигатель, внутреннего трения и т. д.,
        чем слабее магнитное поле, тем * быстрее * двигатель будет вращаться (при фиксированной
        вольтаж). Сначала это может показаться странным, но это правда! Итак, если вы хотите
        двигатель, который может создавать большой крутящий момент в состоянии покоя, но при этом сильно вращаться
        скорости при низкой нагрузке (как дела с конструкцией поезда?)
        раневое поле — вот ответ.
      • Если вы хотите, чтобы ваш двигатель работал как от переменного, так и от постоянного тока (так называемый «универсальный» двигатель),
        магнитное поле должно менять полярность каждые полупериод
        Мощность переменного тока, чтобы крутящий момент на роторе всегда был в одном направлении.
        Очевидно, что для достижения этой цели вам понадобится мотор с возбужденным полем.

      Мнения, выраженные в этих заметках, принадлежат мне и не обязательно отражают
      политика Университета Нового Южного Уэльса или Школы физики.В
      анимации сделал Джордж
      Hatsidimitris.

      Джо
      Вулф / [email protected]/ 61-2-9385
      4954 (UT + 10, +11 окт-март)

      Производители электродвигателей | Поставщики электродвигателей

      Список производителей электродвигателей

      Приложения

      Электродвигатели переменного и постоянного тока имеют одно общее назначение — приводить в действие оборудование. В этом контексте техника может быть чем угодно, от грузовика до электрической зубной щетки.

      Электродвигатели приводят в действие продукцию в бесчисленных отраслях промышленности, включая электронику, строительство, товары для дома и офиса, бытовую технику (двигатели смесителей, двигатели холодильников и т. Д.), автомобилестроение, транспорт и промышленное производство. Самые большие электродвигатели используются для таких применений, как сжатие трубопроводов, движение судов и гидроаккумулирование, в то время как самые маленькие электродвигатели могут поместиться в электрических часах.

      История

      Электродвигатели появились в 1740-х годах, когда шотландский монах Эндрю Гордон создал первое электростатическое устройство. Примерно 60 лет спустя, в 1820 году, французский физик Андре-Мари Ампер обнаружил, как можно создать механическую силу, облегчая взаимодействие между двумя проводниками с током.Он записал этот принцип, который позже стал известен как закон силы Ампера. От его имени мы также получили базовую единицу измерения электрического тока в системе СИ — ампер или ампер.

      Через год после того, как Ампер открыл закон силы Ампера, британский ученый Майкл Фарадей успешно провел эксперименты, демонстрирующие этот принцип. Сначала он окунул провод в ртуть и прикрепил к нему постоянный магнит. Затем он пропустил через провод ток. Когда ток перемещался по проволоке, проволока вращалась вокруг магнита.Это доказало, что ток создает круговое магнитное поле вокруг провода. В 1822 году человек по имени Питер Барлоу провел аналогичный, но обновленный эксперимент. Во время своего эксперимента он окунул кончики звездообразного колеса (колеса Барлоу) в ртуть, когда оно вращалось. Его результаты его эксперимента перекликались с результатами Фарадея.

      Brushless DC Motor
      Бесщеточный двигатель постоянного тока — решения для электродвигателей

      Подобные эксперименты установили определенные принципы, такие как электромагнитная индукция, которые позже ученые и инженеры могли использовать в качестве отправной точки.Например, в 1827 году венгерский священник и ученый Аньош Йедлик построил первый узнаваемый электродвигатель — он содержал ротор, статор и коммутатор. Несколько лет спустя он построил модель автомобиля, которая работала от электродвигателя. В 1832 году британский ученый Уильям Стерджен построил первый электродвигатель постоянного тока. В 1834 году американский кузнец Томас Дэвенпорт изобрел электродвигатель с батарейным питанием, с помощью которого он приводил в движение гусеничные малолитражки. Через три года после этого Давенпорт и его жена Эмили запатентовали конструкцию первого электродвигателя, который можно было использовать в коммерческих целях.В 1840 году он использовал свой электродвигатель для привода станков и печатного станка, чтобы напечатать собственную газету по механике. Это была первая газета, печатавшаяся на электроэнергии. Изобретения Давенпорта были гениальными, но, поскольку батареи еще не были экономически жизнеспособными, он в конечном итоге обанкротился.

      Примерно в то же время немецкий физик и инженер Мориц фон Якоби создал вращающийся электродвигатель, с помощью которого он мог приводить в движение небольшую электрическую лодку через реку.В 1871 году бельгийский инженер-электрик Зеноб Грамм построил первый двигатель постоянного тока, который приносил хоть какие-то деньги. В 1887 году Никола Тесла изобрел двигатель переменного тока, продукт, который использует переменный ток и не требует коммутатора. Примерно в то же время, в 1886 году, американец Фрэнк Дж. Спраг изобрел первый неискрящий двигатель постоянного тока, который мог двигаться с одинаковой скоростью независимо от нагрузки. Между 1887 и 1888 годами Спраг изобрел электрические тележки, которые инженеры впервые применили в Ричмонде, штат Вирджиния.В 1892 году он изобрел электрический лифт и спроектировал L-систему в Чикаго, более формально известную как Южная надземная железная дорога.

      В 20 веке электродвигатели изменили мир. Они сократили рабочую силу повсюду, от производственного цеха до дома, они сделали машины более эффективными, они повысили уровень жизни, они позволили производить лучшую продукцию и расширили возможности путешествий. Сегодня электродвигатели — неотъемлемая часть нашей жизни.

      Конструкция

      При выборе или разработке нестандартных двигателей для вас производители электродвигателей будут учитывать различные аспекты вашего приложения, в том числе, насколько быстро вы хотите, чтобы двигатель работал, как часто вы его используете, и в какой среде вы будет использовать его и загружать детали (вес, местоположение и т. д.). Основываясь на этих факторах, они будут принимать решение о зависимости мощности переменного тока от мощности постоянного тока, мощности в лошадиных силах / ваттах (выходная мощность), об / мин (оборотов в минуту), изменения скорости относительно фиксированной скорости вращения и номинальных значений тока.Производители также могут варьировать ваши электродвигатели по количеству роторов и магнитных полюсов статора и размерам. Узнайте больше, рассмотрев свое приложение с потенциальными поставщиками.

      Характеристики

      Компоненты
      Вообще говоря, электродвигатели состоят из ротора, статора, обмоток, воздушного зазора и коммутатора.

      Ротор
      В этом контексте ротор представляет собой движущуюся часть, которая передает механическую энергию при перемещении вала.Для достижения этого вращательного движения ротор обычно конструируется со встроенными токонесущими проводниками, которые взаимодействуют с магнитным полем, создаваемым статором. Однако в некоторых случаях ротор несет на себе магниты, а статор удерживает проводники.

      Статор
      В отличие от ротора статор не двигается. Скорее, это фиксированный компонент электромагнитной цепи двигателя. Обычно он состоит из сердечника и постоянных магнитов или обмоток. Этот сердечник состоит из нескольких тонких металлических листов, называемых пластинами, которые используются для уменьшения потерь энергии.

      Обмотки
      Обмотки спиральные. Когда они наматываются на сердечник и после того, как на них подается ток, цель этих катушек — формировать магнитные полюса.

      Воздушный зазор
      Далее воздушный зазор — это расстояние между ротором и статором. Воздушный зазор обеспечивает большую часть низкого коэффициента мощности, при котором работают двигатели, за счет увеличения и уменьшения тока намагничивания по мере необходимости. Таким образом, поскольку большой воздушный зазор оказывает сильное негативное влияние на характеристики двигателя и может вызвать механические проблемы, потери и шум, воздушный зазор должен быть как можно меньше.

      Коммутатор
      Наконец, коммутатор — это часть, используемая для периодического переключения направления тока между внешней цепью и ротором. Он используется с большинством двигателей постоянного тока и с универсальными двигателями. Коммутатор состоит из цилиндра, состоящего из нескольких металлических контактов или контактных колец, сегментов и якоря, на котором сегменты вращаются. Два или более электрических контакта, называемые щетками, создают скользящий контакт с сегментами, прижимаясь к ним при их вращении, позволяя току проходить через них и достигать ротора.

      Конфигурации
      Все электродвигатели имеют две основные конфигурации полюса магнитного поля, из которых можно выбрать: явный полюс и невыраженный полюс.

      Яркий полюс
      Магнитное поле явнополюсной машины создается обмоткой, намотанной ниже поверхности полюса.

      Невыступающий полюс
      В случае машины с невыпадающими полюсами, также известной как машина с круглым ротором или машина с распределенным полем, обмотки создают магнитное поле, когда они наматываются на прорези на торцах полюсов.

      Затененный полюс
      Третья конфигурация полюса, затененный полюс, задерживает фазу магнитного поля полюса. Для этого требуется обмотка, состоящая из медного стержня или кольца, называемая затеняющей катушкой, которая огибает определенную часть этого полюса.

      Типы

      Типы по источнику тока
      Электродвигатели переменного тока питаются от приложенного переменного тока. Переменные токи, проходящие через катушки, создают вращающееся магнитное поле, которое, в свою очередь, передает крутящий момент на выходной вал.Им не нужен коммутатор. Общие источники питания переменного тока включают инверторы, генераторы и электрические сети.

      Электродвигатели постоянного тока получают питание от постоянного тока. Напряжение, создаваемое токами, заставляет обмотку якоря вращаться, в то время как невращающаяся обмотка каркаса поля якоря действует как постоянный магнит. Пользователи двигателей постоянного тока могут управлять своей скоростью, регулируя ток корпуса возбуждения или изменяя приложенное напряжение. Постоянный ток часто обеспечивается выпрямителями, электромоторами и батареями.

      Универсальные двигатели могут работать как на переменном, так и на постоянном токе.

      Типы по внутренней конструкции
      Щеточные двигатели , иногда называемые коммутируемыми электродвигателями, являются одним из двух основных типов электродвигателей, которые классифицируются по внутренней конструкции. Щеточные двигатели, которые почти всегда используют постоянный ток, получили свое название от коммутатора, который поставляется с несколькими щетками. Эти щетки всегда сделаны из мягкого проводящего материала; почти исключительно производители используют углерод, иногда с добавлением медного порошка для улучшения проводимости.Пять основных типов щеточных двигателей: двигатели с раздельным возбуждением, двигатели с последовательной обмоткой постоянного тока, двигатели постоянного тока с постоянными магнитами, составные двигатели постоянного тока и двигатели с параллельной обмоткой постоянного тока.

      Бесщеточные двигатели намного эффективнее щеточных двигателей, и они быстро их заменяют. В этих двигателях вместо щеток используются датчики, известные как датчики на эффекте Холла, для передачи тока. Они состоят из трехфазной катушки, внешнего ротора с постоянным магнитом, электроники привода и датчика.Трехфазная катушка — это элемент двигателя, который ссылается на другой тип классификации двигателей, основанный на способах движения двигателя.

      Мотор-редукторы используют зубчатые головки для изменения скорости.

      Электродвигатели со ступицей — это двигатели, встроенные в ступицу колеса. Они напрямую приводят в движение колесо.

      Типы по средствам движения
      К наиболее распространенным классификациям движения двигателей относятся трехфазные двигатели, однофазные двигатели, линейные двигатели, шаговые двигатели и двигатели на 12 В.

      Трехфазные электродвигатели отличаются простотой конструкции и высоким КПД. Обычно это тип асинхронного двигателя, трехфазные двигатели работают с использованием трех переменных токов, которые распределяют преобразованную механическую энергию.

      Однофазные двигатели — еще один пример асинхронного двигателя. На этот раз они используют однофазный или однофазный источник питания двигателя, которым обычно является переменный ток.

      Линейные двигатели вырабатывают механическую энергию по прямой или линейной линии.Другими словами, линейные двигатели обеспечивают движение в одной плоскости.

      Шаговые двигатели во многом похожи на трехфазные синхронные двигатели. Основное различие между ними заключается просто в том, что, хотя 3-фазные синхронные двигатели вращаются непрерывно, шаговые двигатели должны непрерывно запускаться и останавливаться. Шаговые двигатели широко используются в 3D-принтерах и роботах.

      Двигатели на 12 В генерируют движение, используя двенадцать вольт электроэнергии, что является стандартным.

      Типы по методу преобразования энергии
      Наконец, электродвигатели по-разному преобразуют энергию.Таким образом, двигатели делятся на синхронные, асинхронные, электростатические и серводвигатели.

      Синхронные двигатели — это двигатель переменного тока. Они преобразуют напряжение в энергию, используя проходящий ток и ротор, которые движутся с одинаковой скоростью. Вместе эти элементы создают вращающееся магнитное поле. Синхронные двигатели обладают способностью поддерживать постоянную скорость при изменении крутящего момента.

      Асинхронные двигатели , иногда называемые асинхронными двигателями, работают по принципу электромагнитной индукции.По сути, они работают, когда электрический проводник проходит через магнитное поле и впоследствии вырабатывает напряжение. Асинхронные двигатели дешевле синхронных.

      Электростатические двигатели работают за счет притяжения и отталкивания электрического заряда. Обычно они потребляют много энергии, но доступны и меньшие модели, использующие более низкое напряжение. Например, небольшие электростатические двигатели являются обычными компонентами микромеханических систем (MEMS).

      Серводвигатели работают с использованием сервомеханизмов (сервоприводов), которые обнаруживают ошибки и автоматически исправляют их.У них также есть встроенные микроконтроллеры, которые позволяют пользователям предлагать им перемещать точное количество градусов, когда они захотят. Серводвигатели исключительно малы. Они распространены в роботизированных приводах, автомобилях с дистанционным управлением и самолетах для хобби.

      Принадлежности

      Электродвигатели имеют бесчисленное множество принадлежностей. Примеры распространенных аксессуаров для электродвигателей включают преобразователи фазы (используемые для преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока и наоборот), подшипники, крышки вентиляторов, комплекты двигателей, монтажные комплекты, дождевики, комплекты тормозов, пульты дистанционного управления, контроллеры скорости / напряжения и распределительные коробки.

      Стандарты

      В Соединенных Штатах одним из наиболее важных наборов стандартов, связанных с электродвигателями, являются стандарты, разработанные NEMA или Национальной ассоциацией производителей электрооборудования. NEMA присваивает разным двигателям стандартные размеры, которые вы можете просмотреть в таблицах, которые они отправляют производителям. Другие стандартные требования связаны с вашей отраслью, областью применения и местоположением. Изучите стандарты, которым должны соответствовать ваши электродвигатели, поговорив с лидерами отрасли.

      На что следует обратить внимание

      Если вы ищете электродвигатель, первое, что вам нужно сделать, это убедиться, что вы знаете свои характеристики. Мы рекомендуем, прежде чем звонить любым производителям, перечислить все, что вы ищете (или не ищете), включая данные вашего приложения, ваш бюджет, срок доставки, ваши предпочтения после доставки (помощь в установке, техническая поддержка и т. .) и ваши стандартные требования. Подробное обсуждение этих вопросов с компанией, производящей электромоторы, поможет вам понять, подходят ли вы друг другу.

      Чтобы найти «правильную посадку», обратите внимание на высококачественных производителей, которые мы перечислили на этой странице. Просмотрите их профили и веб-страницы, чтобы узнать, подойдут ли они вам. Выберите трех или четырех главных претендентов, затем позвоните каждому из них, чтобы обсудить вашу заявку. После того, как вы поговорите с каждым из них, сравните и сопоставьте свои разговоры и выберите тот, который, по вашему мнению, предложит вам лучший сервис в рамках вашего бюджета и временных рамок. Удачи!

      Информационное видео об электродвигателях

      .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *