Силы, приложенные к противоположным сторонам рамки AD и BC, лежат в плоскости рамки и стремятся растянуть рамку (при изменении направления тока эти силы сжимают рамку).
Устройство и принцип работы электродвигателя
Электродвигатель — это устройство для преобразования электрической энергии во вращательное движение вращающихся частей электродвигателя. Преобразование энергии в двигателе происходит за счет взаимодействия магнитных полей обмоток статора и ротора. Эти электродвигатели широко используются во всех отраслях промышленности, включая электродвигатели для транспорта и инструмента, системы автоматизации и бытовые приборы.
Существует множество различных типов электродвигателей, отличающихся принципами работы, конструкцией, производительностью и другими характеристиками. Давайте рассмотрим основные типы этих электродвигателей.
По принципу действия различают магнитоэлектрические и электрические проушины. Несмотря на простую конструкцию и высокий пусковой момент, последние не получили широкого распространения. Высокая цена и низкий коэффициент мощности этих двигателей ограничивают их применение. Большинство производимых электродвигателей являются магнитоэлектрическими.
Они различаются в зависимости от типа напряжения питания.
- Электрические двигатели постоянного тока.
- Двигатели переменного тока.
- Универсальные электродвигатели.
Различают электродвигатели с горизонтальным и вертикальным валом. Электродвигатели также классифицируются по назначению, климатическому исполнению, степени защиты от влаги и проникновения посторонних предметов, мощности и другим параметрам.
Классы электродвигателей:
- DC (постоянный ток)
- EC Brushless (электроника преобразования)
- С кистями
- С серийной стимуляцией
- С параллельной стимуляцией
- Смешанная стимуляция
- С постоянным магнитом
- Питание переменного тока
- Католик
- Современный
- Индукция
- Однофазный
- Трехфазный
Электродвигатели постоянного тока
Двигатели постоянного тока широко используются в качестве двигателей для электротранспорта, для промышленного оборудования и в качестве микродвигателей для приводов. Эти электродвигатели имеют следующие преимущества
- Возможность регулировки скорости путем изменения напряжения в обмотке возбуждения. В этом случае крутящий момент на валу ДПТ (двигателя постоянного тока) остается неизменным.
- Высокая эффективность (коэффициент полезного действия). Коэффициент полезного действия (КПД) двигателей постоянного тока немного выше, чем у более распространенных асинхронных двигателей переменного тока. При частичной загрузке вала коэффициент полезного действия выше на 10-15%. Двигатели постоянного тока дороже на 10-15%.
- Могут быть построены более компактные двигатели. Почти все микродиски рассчитаны на постоянный ток.
- Простота схем управления. Для запуска, реверса и управления скоростью и крутящим моментом не нужны сложные электронные системы или многочисленные переключающие устройства.
- Возможность работы в режиме генератора. Этот тип электродвигателя может использоваться в качестве источника постоянного тока.
- Высокий пусковой момент. ДПТ используются в составе электродвигателей кранов, тяговых и подъемных двигателей, требующих запуска при больших нагрузках.
DPT отличаются методом стимуляции и доступны в следующих версиях
- С постоянным магнитом. Эти двигатели характеризуются небольшими размерами. Основная область их применения — микромоторы.
- Они возбуждаются электромагнитным способом.
Электродвигатели с электромагнитами этого типа являются наиболее широко используемыми. Они классифицируются в зависимости от способа соединения обмоток статора.
- Параллельные двигатели возбуждения. Обмотки якоря и статора этого типа электродвигателя соединены параллельно. Эти электродвигатели не требуют дополнительного источника питания для обмоток возбуждения, а скорость вращения ротора в значительной степени не зависит от нагрузки. Они используются для перемещения станков.
- Электродвигатели с последовательно соединенными обмотками статора. Этот тип двигателя обладает значительным пусковым моментом. Они используются в качестве двигателей в электрическом транспорте и промышленном оборудовании, где требуется запуск под нагрузкой.
- Двигатели с независимым возбуждением. Эти машины используют независимый источник постоянного тока для питания обмоток статора. Этот тип двигателя характеризуется широким диапазоном регулирования частоты вращения.
- Электродвигатели со смешанным возбуждением. Возбуждающие магниты в этих машинах разделены на две части. Один параллельно, а другой последовательно с обмотками якоря. Этот тип электродвигателя используется в машинах и оборудовании, где требуются высокие пусковые моменты и переменные постоянные скорости с переменными моментами.
Современные электродвигатели используют индукционные катушки или электромагниты вместо постоянных магнитов для создания магнитного поля. Разберите двигатель, и вы увидите катушки проводов, покрытые изоляционным лаком. Эти катушки представляют собой электромагниты или так называемые обмотки возбуждения.
Электрический двигатель — принцип работы электродвигателя
Электродвигатели предназначены для преобразования электрической энергии в механическую. Их первые прототипы были созданы в 19 веке, а сегодня эти устройства максимально интегрированы в жизнь современного человека. Есть примеры их использования во всех сферах жизни, от общественного транспорта до бытовых кофемолок.
Принцип преобразования энергии
Принцип работы каждого типа электродвигателя заключается в использовании электромагнитной индукции, которая возникает внутри устройства, когда оно подключено к электросети. Чтобы понять, как генерируется эта индукция и как она приводит в движение компоненты двигателя, необходимо обратиться к школам физики, описывающим поведение проводников в электромагнитном поле.
Таким образом, когда заряд погружает проводник в виде обмотки, движущейся в магнитном поле, проводник начинает вращаться вокруг своей оси. Это связано с влиянием механических сил, которые заставляют груз менять свое положение в плоскости, перпендикулярной линиям магнитного поля. Можно сказать, что те же силы действуют на весь трубопровод.
На схеме ниже показана проводящая рамка и два магнитных полюса, которые придают ей вращательное движение.
Именно эта схема взаимодействия между магнитным полем и проводящей цепью создает электродвижущую силу, лежащую в основе работы всех типов электродвигателей. Для создания подобных условий в структуру устройства входят
- Ротор (обмотка) является движущейся частью машины и крепится к сердечнику и вращающимся подшипникам. Он действует как вращающийся контур, через который протекает ток.
- Статор — это постоянный элемент, создающий магнитное поле, которое влияет на заряд ротора.
- Корпус статора. Статор имеет гнездо с втулкой для подшипника ротора. Ротор помещается внутри статора.
На основе предыдущей диаграммы можно нарисовать схему для представления конструкции электродвигателя.
Когда устройство подключено к розетке, ток проходит через окно ротора. Он передается на вращающийся вал, где магнитное поле, созданное в статоре, заставляет вращаться ротор. Скорость вращения, мощность и другие рабочие параметры зависят от конструкции этого двигателя и параметров электрической сети.
Классификация электрических двигателей
Все электродвигатели сортируются в первую очередь по типу тока. Каждая из этих групп подразделяется на различные типы в соответствии с их техническими характеристиками. Двигатели непрерывного действия
В маломощных двигателях непрерывного действия магнитное поле создается постоянными магнитами, установленными на корпусе устройства, а обмотка арматуры крепится на вращающемся валу. Основная схема для двигателей непрерывного действия выглядит следующим образом
Ядерная обертка изготовлена из ферромагнитного материала и состоит из двух частей, соединенных в ряд. С обоих концов они прикреплены коллекционными пластинами, на которые напрессованы графитовые щетки. Один из них подает положительный потенциал на источник непрерывного питания, а другой — отрицательный.
При включении двигателя происходит следующее
- Ток от нижней «положительной» щетки подается на коллекторную пластину, к которой подключена контактная площадка.
- Ток, проходящий через обмотку к коллекторной пластине, связанной с верхней «отрицательной» щеткой (указана пунктирной красной стрелкой), создает электромагнитное поле.
- Согласно правилу Боровича, правая верхняя часть арматуры создает магнитное поле южного, а левая нижняя часть арматуры — магнитное поле северного магнитного полюса.
- Магнитные поля с одинаковым потенциалом отталкиваются друг от друга, приводя ротор во вращательное движение, обозначенное на схеме красной стрелкой.
- Расположение пластин коллектора обуславливает направление тока через обмотки во время инерционного вращения, и рабочий цикл повторяется снова.
Ввиду очевидной простоты конструкции, одним из основных недостатков этих двигателей является их низкая эффективность из-за высоких потерь энергии. Сегодня постоянные магниты используются в простых бытовых приборах и детских игрушках.
Мощные двигатели непрерывного действия для производственных целей не имеют постоянных магнитов (они занимают много места). В этих двигателях используется следующая конструкция
- Обмотка состоит из нескольких частей, представляющих собой металлические стержни.
- Каждая обмотка соединена отдельно с положительным и отрицательным полюсами.
- Количество контактных подушек в схеме коллектора соответствует количеству обмоток.
Таким образом, снижение потерь мощности обеспечивается за счет плавного соединения отдельных обмоток со щетками и источником питания. На следующем рисунке показана конструкция такого усиления двигателя.
Конструкция двигателя непрерывного питания позволяет легко изменить направление вращения курсора путем простой смены полярности источника питания.
Функционирование электродвигателя определяется наличием специфических «пазух», содержащих стреляющие щетки и различные схемы подключения.
Скольжение скользящего узла относительно вращения вала происходит после запуска двигателя и изменения нагрузки. Это компенсирует «реакцию усиления», явление, которое снижает производительность двигателя из-за торможения валом.
