Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрические приборы и устройства, Электродвигатели и их применение » Виды электрических двигателей и принципы их работы
Количество просмотров: 40314
Комментарии к статье: 7


Виды электрических двигателей и принципы их работы


Представьте себе, каким бы стал современный мир, если бы из него вдруг исчезли все электродвигатели. Допустим, заменили бы их на тепловые машины. Но ведь тепловые двигатели громоздки, выделяют пар и выхлопные газы, в то время как электрические двигатели сопоставимой мощности компактны, отлично умещаются на станках, электротранспорте, другом оборудовании, будучи при этом экологически безопасными, экономичными и надежными. Невозможно представить современный мир без электродвигателей, сильно облегчающих работу людям, короче говоря, делающих нашу жизнь более комфортной.

Виды электрических двигателей и принципы их работы

Благодаря электродвигателям мы получаем механическую энергию из электрической. А решающее значение в этом процессе имеют массогабаритные характеристики, мощность и количество оборотов в минуту, которые в свою очередь связаны как с конструктивными особенностями двигателей, так и с параметрами питающего напряжения.

По виду питающего напряжения электродвигатели бывают: переменного или постоянного тока. По способу управления: шаговыми, линейными, серво (следящими). Двигатели переменного тока, в свою очередь, бывают асинхронными и синхронными. Давайте же рассмотрим виды электрических двигателей, отметим их особенности, и поговорим о принципах работы каждого из них.

После электричества совершенно бросил интересоваться природой. Неусовершенствованная вещь.

Владимир Владимирович Маяковский

Содержание статьи

Двигатели постоянного тока

Для построения электроприводов с высокими динамическими характеристиками используют электродвигатели постоянного тока. Они отличаются высокой перегрузочной способностью и равномерностью вращения. Именно двигатели постоянного тока применяются зачастую в электротранспорте. Ими же комплектуются многие станки, машины, агрегаты, включая бытовую технику.

Двигатель постоянного тока

Работа электрических двигателей постоянного тока основана на принципе взаимодействия токов, протекающих по проводникам якоря, с неподвижным магнитным потоком, создаваемым обмоткой возбуждения полюсов.

В основе работы классического двигателя постоянного тока — вращение рамки с током во внешнем магнитном поле: к рамке подводится ток через щеточно-коллектроный узел, а магнитное поле статора получают или от постоянных магнитов, или от того же постоянного тока (магнитное поле катушки с током). В результате рамка с током поворачивается в магнитном поле. Вместо рамки может выступать катушка с током на магнитопроводе - ротор (якорь двигателя постоянного тока).

При помощи резисторов, включаемых в цепь якоря двигателя с независимым возбуждением, можно получать требуемый пусковой ток и пусковой момент, регулировать (уменьшать) скорость якоря при наличии нагрузки на валу. Снижая напряжение на якоре при помощи регулятора, также можно получать требуемый пусковой момент, регулировать скорость вниз от основной, то есть уменьшать ее.

Благодаря перечисленным свойствам такие двигатели постоянного тока с независимым возбуждением находят применение там, где есть необходимость в плавном регулировании скорости в широком диапазоне, например в металлорежущих станках.

Двигатели переменного тока

Двигатель переменного тока

Электродвигатели переменного тока очень широко используются в быту и в промышленности, поскольку считаются более универсальными, по сравнению с двигателями постоянного тока. Двигатели переменного тока имеют простую конструкцию, более надежны, чем двигатели постоянного тока, и неприхотливы в обращении.

Например большинство домашних вентиляторов и промышленных вытяжек оборудованы именно асинхронными двигателями переменного тока. Ими же оснащены лебедки, насосы, станковое оборудование. Простота двигателей переменного тока промышленной частоты заключается в отсутствии щеточно-коллекторного узла и сложной электроники.

Когда речь идет о безопасности и надежности работы трехфазных асинхронных двигателей переменного тока, особенно в условиях промышленных предприятий, важно знать, как предотвратить повреждение обмоток при обрыве одной из фаз. Это становится возможным благодаря мероприятиям, о которых подробно рассказано в статье Повышение надежности работы трехфазных двигателей

Шаговые двигатели

Шаговый двигатель

Шаговые электродвигатели функционируют, преобразуя дискретные электрические импульсы постоянного тока в механические перемещения (шаги). Офисная техника, станки, роботы, - везде, где требуется высокая скорость и равномерность перемещения рабочего органа, применяются сегодня шаговые электродвигатели. Для контроля скорости вращения ротора, электронным блоком регулируется частота следования импульсов и их скважность. Шаговый двигатель — это синхронный бесщеточный двигатель постоянного тока.

Примеры ипсользования шаговых двигателей:

Шаговые двигатели и Ардуино

Шаговые двигатели в роли ветрогенератора

Сервоприводы (серводвигатели)

Серводвигатель

Сервопривод (следящий привод) — это высокотехнологичный двигатель постоянного тока. В отличие от шагового двигателя, у серводвигателя в конструкции присутствует еще и датчик положения ротора, при помощи которого реализуется механизм отрицательной обратной связи.

Двигатели данного типа способны развивать высокие обороты и мощность, как и шаговые двигатели постоянного тока, но регулировка положения рабочего органа оказывается более точной. Для станков с ЧПУ, сервопривод — как раз то, что нужно. Многие современные промышленные станки оборудованы именно сервоприводами, интегрированными в систему высокоточного компьютерного управления.

Линейные электродвигатели

Линейный электродвигатель

У линейного двигателя постоянного тока вместо ротора — стержень (шток) с магнитами, прямолинейно перемещаемый через статор относительно катушки индуктивности. Двигатели данного типа набирают популярность в качестве приводов механизмов с возвратно-поступательными движениями в процессе работы.

Это надежное и экономичное решение, исключающее необходимость использовать какую бы то ни было механическую передачи. Импульсы необходимой полярности и длительности посылаются в катушку, формируя магнитное поле нужной конфигурации, которое со своей стороны действует на шток, причем текущее положение штока отслеживается благодаря датчикам Холла, встроенным в статор.

Асинхронные электродвигатели

Асинхронный электродвигатель на производстве

Чаще всего асинхронным двигателем называют двигатель переменного тока, у которого частота (или угловая скорость) вращения ротора отличается от угловой скорости магнитного потока статора. То есть в таком двигателе присутствует «скольжение». Асинхронные двигатели переменного тока бывают с короткозамкнутым (типа «беличья клетка») ротором или с фазным ротором.

Более мощные асинхронные двигатели изготавливают с фазным ротором, величина магнитного потока у такого ротора регулируется реостатом, и скорость вращения получается регулируемой. Менее критичное (к зависимости частоты вращения ротора от нагрузки) оборудование оснащают асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором.

Трехфазные асинхронные электродвигатели переменного тока благодаря простоте в обслуживании, надежности и низкой стоимости наиболее распространены в промышленности.

Однофазные асинхронные электродвигатели имеют короткозамкнутый ротор и две обмотки в статоре, смещенные одна относительно другой на 90°. Одна обмотка рабочая. При работе электродвигателя эта обмотка постоянно получает питание от сети однофазного переменного тока.

Вторая обмотка пусковая и подключается на период пуска для создания пускового момента. Она выполнена проводом меньшей площади сечения, и ее активное сопротивление больше, чем у рабочей обмотки.

Когда ротор двигателя развивает достаточную частоту вращения, пусковая обмотка отключается. Это происходит автоматически под действием токового реле или специального пускателя.

Лучшие пусковые свойства имеет электродвигатель, в цепь пусковой обмотки которого включен конденсатор. В этом случае ток в пусковой обмотке сдвигается по фазе на угол, близкий к 90°, чем обеспечивается достаточный пусковой момент.

В рабочей части механические характеристики однофазного асинхронного электродвигателя идентичны характеристикам трехфазного асинхронного электродвигателя. КПД однофазных электродвигателей меньше, чем трехфазных, поэтому однофазные двигатели изготовляют с номинальной мощностью не более 0,6 кВт.

На такую же мощность изготовливают коллекторные двигатели однофазного тока, которые могут работать как от сети переменного тока, так и от источника постоянного напряжения, поэтому их называют универсальными коллекторные двигатели.

По существу, это двигатели с последовательным возбуждением, отличающиеся тем, что магнитопровод их делается шихтованным и они приспособлены к работе с пульсирующим магнитным потоком. В случае питания от источника переменного напряжения В 50 Гц ток и магнитный поток одновременно меняют направление, и поэтому момент получается пульсирующим с частотой 100 Гц.

Эти электродвигатели обладают характеристиками двигателей с последовательным возбуждением. Их применяют как и асинхронные однофазные электродвигатели в электроинструментах, бытовых механизмах и других машинах небольшой мощности.

Подборка статей про асинхронные двигатели:

В чем отличие асинхронного двигателя от двигателя постоянного тока

Механические и электрические характеристики асинхронных двигателей

Устройство и принцип работы однофазных асинхронных двигателей

Как подключить трехфазный двигатель к однофазной сети

Основные причины поломок асинхронных двигателей и методы их ремонта

Как разобрать асинхронный двигатель

Синхронные электродвигатели

Синхронный электродвигатель

Говоря «синхронный двигатель», традиционно имеют ввиду двигатель переменного тока, у которого частота вращения (или угловая скорость) ротора равна угловой скорости движения магнитного потока в полости статора. Чаще всего речь о двигателях, роторы которых несут на себе постоянные магниты или обмотку возбуждения, создающую сильное собственное магнитное поле, препятствующее скольжению.

Синхронные трехфазные электродвигатели отличаются от асинхронных тем, что ротор их представляет собой электромагнит, через обмотки которого пропускается постоянный ток. Такой электродвигатель обладает свойством поддерживать строго постоянную частоту вращения, равную частоте вращения магнитного поля, создаваемого трехфазной обмоткой статора.

Кроме того, синхронный электродвигатель имеет высокий коэффициент мощности. Регулируя ток возбуждения, можно поддерживать коэффициент мощности равным единице. В синхронном электродвигателе отсутствуют потери, связанные со скольжением, поэтому КПД их также больше, чем в асинхронных.

У синхронных двигателей скорость вращения ротора поэтому постоянна. Мощные вентиляторы, приводы подъемных кранов, насосов, - во многих применениях, где необходимы высокая мощность и постоянная скорость, независимо от нагрузки, используются синхронные двигатели.

Вводная статья про электричсекие генераторы: Виды электрических генераторов и принципы их работы 

Всегда полезно знать, какие причины могут привести к неисправностям в электродвигателях. Наши результаты исследования о Наиболее распространенных неисправностях крановых электродвигателей раскроют это.

Когда речь идет о ремонте электродвигателей, важно знать, как обеспечить надежное восстановление оборудования. Наши специалисты рассказывают о лучших методах ремонта асинхронных двигателей в нашей статье. Перейдите по ссылке, чтобы узнать, какие шаги следует предпринять для эффективного ремонта: Ремонт асинхронных двигателей: секреты профессионалов

Андрей Повный

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрические приборы и устройства, Электродвигатели и их применение

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Как отличить асинхронный двигатель от двигателя постоянного тока
  • Классификация электродвигателей
  • Что нужно знать о современных электродвигателях
  • Как определить рабочую и пусковую обмотки у однофазного двигателя
  • Последовательное, параллельное и смешанное возбуждение в двигателях постоян ...
  • Короткозамкнутый и фазный ротор - в чем различие
  • Современные синхронные реактивные двигатели
  • Сравнение двигателей постоянного и переменного тока
  • Устройство и принцип работы простейшего электродвигателя
  • Механические и электрические характеристики асинхронных электродвигателей
  • Категория: Электрические приборы и устройства, Электродвигатели и их применение

    Шаговый электродвигатель, Асинхронные электродвигатели, Электродвигатель постоянного тока, Андрей Повный – все статьи

      Комментарии:

    #1 написал: Олег |

    Все электродвигатели различаются по еще одному важному аспекту - коэффициенту мощности. Асинхронные двигатели работают с переменным коэффициентом мощности в зависимости от нагрузки. Двигатели постоянного тока имеют единицу мощности на стороне постоянного тока. В случае синхронных асинхронных двигателей коэффициенты мощности можно изменять между опережением и запаздыванием. Коэффициент мощности как можно более близок к единице от 0,95 до 0,90 с запаздыванием, чтобы получить максимум от электроэнергии. Чем ниже коэффициент мощности, тем меньше доступная полезная энергия и больше потери. Когда коэффициент мощности равен единице, доступная полезная мощность составляет: В А 1/1000 = кВА = кВт. Это означает, что если коэффициент мощности равен, скажем, 0,80, доступная полезная мощность составит: В А 0,8 / 1000 = 0,8 ВА кВт.

      Комментарии:

    #2 написал: Иван |

    Благодаря двигателям у нас есть многие технологии, которыми мы наслаждаемся в 21 веке. Мне кажется, что надо было бы разделить основные типы двигателей и специальные. К специальным относятся линейные асинхронные двигатели, двигатели с гистерезисом, шаговые двигатели и серводвигатели. Каждый из этих двигателей имеет особые характеристики, которые были разработаны в соответствии с потребностями отрасли или для использования в конкретном устройстве. Например, гистерезисный двигатель используется в ручных часах из-за его небольшого размера и компактности.

      Комментарии:

    #3 написал: Сергей Сергеевич |

    Линейный электродвигатель — это многополюсный электродвигатель «в развернутом состоянии». Статор электродвигателя растянут в длину. Мотор не вращается, движение совершается в плоскости. Одна часть линейного двигателя установлена в подвижной части (ротор), другая является частью пути движения (статор). Преимущество в том, что он не имеет токосъемника. Он используется, например, в транспорте для движения поездов на магнитной подушке (скоростная испытательная трасса MAGLEV построена под Гамбургом, Германия).

      Комментарии:

    #4 написал: Олег |

    Конструкция двигателя постоянного тока разрабатывалась давно, но постоянно присутствующим элементом был коллектор - необходимый для правильной работы, в то же время он был самым слабым элементом. Поэтому было естественно попытаться изменить конструкцию двигателя таким образом, чтобы исключить из него этот элемент.

      Комментарии:

    #5 написал: Семен Семенович |

    Линейные гидравлические приводы используются в нескольких инженерных приложениях в качестве средства передачи больших сил с использованием систем с жидкостью под давлением. 

      Комментарии:

    #6 написал: Гость |

    Самым простым по конструкции, надежным и дешевым является асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Основным недостатком асинхронных электроприводов является отсутствие простого способа плавного регулирования частоты вращения в широком диапазоне. В настоящее время основным направлением в развитии и совершенствовании электроприводов с высокими регулировочными характеристиками является применение систем асинхронный двигатель — преобразователь частоты. В связи с бурным развитием полупроводниковой техники появилась возможность создания и внедрения асинхронного частотно-регулируемого привода на базе преобразователей частоты. Статические преобразователи частоты повышают КПД электропривода и его быстродействие, а также позволяют уменьшить габариты. Кроме того, преобразователь частоты отличается постоянной готовностью к действию, вибро- и ударостойкостью, бесшумностью в работе, практически не требует обслуживания. 

      Комментарии:

    #7 написал: Борис |

    Самое большое распространение получили трехфазные электродвигатели, благодаря их простоте и надежности в работе. Но в связи с тем, что в жилых помещениях используется электрическая сеть однофазного переменного тока, все бытовые электромеханические приборы и электрофицированный инструмент индивидуального пользования оснащены однофазными двигателями переменного тока или коллекторными двигателями малой мощности.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.