Электродвигатели

Устройство и принцип действия электрического двигателя

Пример схемы устройства электродвигателя изображена на рисунке ниже.

Рисунок 1. Схема устройства электродвигателя. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Работа электрического двигателя основана на эффекте, который обнаружил Фарадей в 1821 году. Она сделал открытие, что если в однородное магнитное поле поместить вертикальную рамку и пропустить по ней электрический ток, то возникает электромагнитное поле, взаимодействующее с полюсами магнита. От одного полюса рамка магнита будет отталкиваться, а к другому притягиваться. Рамка повернется в горизонтальное положение, в котором воздействие магнитного поля на проводник будет нулевым. Чтобы вращение рамки продолжалось, необходимо либо изменить направление электрического тока, либо добавить еще одну рамку под определенным углом. В современных электрических двигателях применяются электромагниты или катушки индуктивности, вместо постоянных магнитов.

Основными частями электродвигателей являются ротор и статор. Статор обложен обмоткой, по которой течет электрический ток и порождает магнитное поле, действующее на другую катушку (ротор). В этой катушке, из-за электромагнитной индукции, тоже образуется электрический ток, порождающий магнитное поле, которое действует на первую катушку с статором. Взаимодействие статора и ротора создает вращающий момент, который является причиной движения ротора электродвигателя. Таким образом, осуществляется преобразование электрической энергии в механическую, использующуюся в различных механизмах и приборах.

Классификация электрических двигателей

Электродвигатели классифицируются по следующим признакам.

1. По способу питания. Согласно данному критерию электродвигатели делятся на двигатели переменного тока (запитываются от источников переменного тока), двигатели постоянного тока (запитываются от источников постоянного тока) и универсальные электродвигатели (могут запитываться от источников переменного и постоянного тока).
2. По конструкции. Согласно данному критерию электродвигатели делятся на коллекторные электрические двигатели, в которых в качестве датчика расположения ротора и переключателя тока используется щеточноколлекторный узел; бесколлекторные электрические двигатели, состоящие из замкнутой системы, в состав которой входят датчик управления ротором, инвертор (силовой полупроводниковый преобразователь) и системы управления (преобразователь координат); электродвигатели со смешанным соединением между якорем и обмоткой возбуждения; электродвигатели, приводящиеся в действие постоянными магнитами; электродвигатели с последовательным соединением якоря и обмоток возбуждения; электродвигатели с параллельным соединением обмоток возбуждения и якоря.
3. По синхронизации. Согласно данному критерию электродвигатели делятся на асинхронные (двгатели, в которых частота движения ротора отличается от магнитного поля) и синхронные (двигатели переменного тока с синхронным движением ротора и магнитного поля).
4. По количеству фаз. Согласно данному критерию электродвигатели делятся на однофазные (запускаются вручную), двухфазные, трехфазные и многофазные.

Основные показатели электрического двигателя

Основными рабочими показателями электрических двигателей являются:

1. Эффективность, представляющая собой отношение полезной мощности к общей мощности, которая подается на прибор.
2. Коэффициент мощности, представляющий собой отношение активной мощности цепи к общей мощности, подаваемой на нее.
3. Коэффициент полезного действия.
4. Крутящий момент.
5. Скорость вращения ротора.

Номинальный режим работы, представляет собой нормальный режим работы двигателя. К номинальным режимам работы электродвигателя относятся короткий, длинный, прерывистый и повторный режимы. Номинальный режим работы характеризуется такими параметрами, как номинальные напряжения, ток возбуждения, ток, скорость, а также изменение номинальной скорости электродвигателя. К данным показателям также относят рабочую температуру отдельных элементов и частей двигателя, высоту вращения оси двигателя, минимальный и максимальный крутящие моменты, начальный пусковой тока, допустимое превышение рабочей температуры, начальный пусковой момент и т.п.

Главными технико-экономическими показателями электродвигателя считаются вес, геометрические размеры и стоимость, зависящие от длины арматуры и диаметра ее внутреннего сердечника.