Электродвигатель: устройство и принцип работы

Электродвигатель — электротехническое изделие, основной функцией которого является преобразование энергии электрической в механическую. Это основной элемент электропривода. Превращение энергии происходит за счет взаимодействия магнитного поля ротора и статора. Электромеханические преобразователи широко применяются в приборах, которые используются в бытовом хозяйстве. Среди них стиральные машины, электробритвы, соковыжималки, пылесосы и многие другие. Электрические моторы приводят в движение подключенные к ним механизмы. В этой статье мы рассмотрим устройство электродвигателя, его основные виды, принцип работы и применение.

Устройство

Чтобы понять, как работает мотор, нужно знать, из чего состоит электродвигатель. Изобретателем электродвигателя считается Майкл Фарадей. Он сделал открытие в 1821-ом году: показал, что непрерывное вращение происходит при взаимодействии магнита с электрическим током в проводнике.

Независимо от вида устройство электродвигателя однотипное. Внутри цилиндрической проточки расположены ротор (вал, вращающаяся часть машины) и статор, которым называют неподвижную часть. Это основные элементы электромашины. У большинства двигателей ротор расположен внутри статора. Но есть и такие, в которых он установлен снаружи. Их называют двигателями обращенного типа.

Ротор в свою очередь включает:

• сердечник;

• стержни;

• торцевые кольца;

• вал электродвигателя.

Ротор со статором не соприкасается. Он крепится в подшипниковых щитах агрегата.

Статор состоит из:

• чугунного или алюминиевого корпуса;

• сердечника

• обмотки.

Электродвигатель может иметь дополнительное оборудование. Например, двигатель с тормозом будет включать электромагнитный тормоз, расположенный перед вентилятором.

Виды

Выделяют несколько типов электродвигателей в зависимости от используемого питания, конструкции, принципа работы.

По типу напряжения бывают:

• постоянного тока (ДТП);

• переменного тока;

• универсальные.

• с горизонтально расположенным валом;

• с вертикально расположенным.

По принципу работы выделяют:

• асинхронные;

• синхронные.

Наиболее простой вид электродвигателя — асинхронный. В нем отсутствуют щитки, обмотки ротора, которые есть в синхронных преобразователях. Принцип действия электродвигателя следующий: мотор вращается одновременно с магнитным полем.

Классифицируются электродвигатели по назначению, мощности и климатическому исполнению.

Классификация электродвигателей

Электрические двигатели делятся на 2 большие группы:

• постоянного тока, которые, в свою очередь, подразделяются на бесщеточные и с щетками.

• переменного тока, которые могут быть универсальными, индукционными или синхронными.

Электрические преобразователи постоянного тока со щетками имеют 4 системы возбуждения:

1. последовательная, где у ДТП значительный начальный момент;

2. параллельная: в таком моторе обмотки статора и якоря соединены параллельно. Скорость вращения подвижной части от нагрузки не зависит;

3. от постоянных магнитов: отличается небольшими габаритами;

4.смешанное возбуждение: здесь электромагнит разделен на 2 части. Первая подключена параллельно обмотке якоря, вторая — последовательно. Применяется в механизмах, где требуется высокий момент трогания.

В наиболее простом типе электродвигателя магнитное поле создается обмотками стартера. Концы обмотки выходят к клеммной колодке. Статор охлаждается вентилятором, который располагается в торце электромотора.

Ротор в электродвигателе асинхронном — короткозамкнутый. Он состоит из стержней, замыкающихся между собой. Такая конструкция электродвигателя обеспечивает надежность ротора и его долговечность, так как нет необходимости постоянно менять токопередающие щетки.

Асинхронные моторы в основном ломаются из-за износа подшипников. В этом типе двигателей есть несоответствие скорости вращения мотора и частоты магнитных полей. Напряжение индуцируется переменными магнитными полями катушки статора двигателя. Чтобы асинхронный электродвигатель работал, ротор должен вращаться медленнее, чем магнитные поля неподвижной части.

В обмотках мотора вращение магнитных полюсов происходит постоянно. На скорость вращения подвижной части оказывает влияние количество полюсов. Она будет одинаковой у подвижной части и магнитного поля при двух полюсах. Чтобы понизить скорость вала вдвое, нужно увеличить количество полюсов вчетверо. Устройство и принцип работы электродвигателя асинхронного типа просты, поэтому изделия доступны в ценовом плане. Главный их недостаток — регулирование скорости движения вала происходит только за счет изменения частот электрического тока.

Принцип работы синхронного двигателя

Электрические машины данного типа имеют следующие преимущества:

• менее чувствительны к скачкам напряжения;

• отличаются хорошей сопротивляемостью к перегрузкам;

• поддерживают постоянную скорость ротора.

Однако недостаток синхронных двигателей в том, у них достаточно сложная конструкция. Также они оказываются невыгодными при низкой мощности (до 100 Вт).

Электродвигатели переменного тока

Синхронные электродвигатели переменного тока широко применяются в приборах, используемых в быту. Здесь ротор имеет постоянную скорость, которую можно регулировать. Синхронные двигатели, питание которых осуществляется переменным током, применяют там, где скорость вращения должна быть более 3 000 оборотов в минуту. Регулировка производится изменением подаваемого напряжения. Разберемся, как работает электродвигатель переменного тока.

Вращение ротора происходит при контакте тока якоря с магнитным потоком в обмотке возбуждения. Меняется магнитный поток при изменении движения переменного тока. Таким образом происходит одностороннее вращение.

Синхронные двигатели переменного тока применяются в пылесосах, соковыжималках, стиральных машинах, различных электроинструментах, в насосах и так далее.

Электродвигатели постоянного тока

Электродвигатели постоянного тока широко применяются в промышленном оборудовании. Отличаются от преобразователей переменного тока высоким КПД (коэффициентом полезного действия) — на 15% выше. У них простая схема управления благодаря использованию микроприводов. Все это позволяет изготавливать электродвигатели постоянного тока небольших размеров.

Электрические машины постоянного тока отличаются высоким начальным моментом. Их используют в оборудовании, где предусматривается запуск под большой нагрузкой. В основном это тяговые и электроподъемные механизмы. Они применяют там, где требуется постоянство механического момента. Используются как двигатель и генератор.

Двигатели универсальные

Универсальные двигатели могут работать от источников постоянного и переменного тока. Их применяют в маломощных приборах и мелкой бытовой технике.

Отличительная черта универсальных двигателей — их строение. Магнитная система представляет собой секции, изолированные друг от друга. Обмотка разделена на две части. При подаче тока от источника переменного напряжения он поступает только в одну половину. Описанный принцип работы электродвигателя необходим для снижения радиопомех.

Универсальные моторы могут развивать скорость свыше 10 000 оборотов в минуту. Скорость можно регулировать без необходимости использования дополнительных устройств. К недостаткам этого вида электродвигателей можно отнести лишь следующие:ограниченная мощность и необходимость периодического технического обслуживания коллекторного узла.

Назначение

Главные функции электродвигателя – преобразование переменного тока в постоянный и электрической энергии в механическую.

Перед покупкой электрической машины необходимо знать не только то, как устроен электродвигатель, но и учитывать условия работы механизма, для которого он предназначается. Использование мотора недостаточной мощности приводит к нарушению работы оборудования, а завышенной — к ухудшению экономических показателей механизма и увеличению потери электроэнергии.

Параметры выбора

При выборе электродвигателя нужно обращать внимание на следующие критерии:

• мощность мотора;

• исполнение корпуса и размер вала;

• климатические условия;

• тип и величина напряжения, подаваемого в оборудование;

• режим работы.

Запас мощности должен быть всегда, но небольшой. В противном случае снижается КПД.

Подобрать электрический двигатель с необходимыми характеристиками и параметрами можно в ТВК «ЭлектроЦентр» и на сайте интернет-магазина stv39.ru.