Устройство и принцип действия электрического двигателя
Электрический двигатель – это электромеханический преобразователь, в котором электрическая энергия преобразуется в механическую.
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.
- 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).
- 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.
- 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).
- По количеству фаз. Согласно данному критерию электродвигатели делятся на однофазные (запускаются вручную), двухфазные, трехфазные и многофазные.
Фаза – это часть электротехнического прибора, которая используется для включения в одну из фаз многофазных системы электрических цепей.
Основные показатели электрического двигателя
Основными рабочими показателями электрических двигателей являются:
- Эффективность, представляющая собой отношение полезной мощности к общей мощности, которая подается на прибор.
- Коэффициент мощности, представляющий собой отношение активной мощности цепи к общей мощности, подаваемой на нее.
- Коэффициент полезного действия.
- Крутящий момент.
- 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.
