Виды электродвигателей

Электродвигатель – это электрическая машина, которая приводит в действие механизм устройства. Его принцип действия основан на преобразовании электрической энергии в механическую при помощи магнитного поля. В этой статье мы расскажем об устройстве, видах и принципе действия электрического двигателя.

Электродвигатель постоянного тока (ДПТ)

Это, пожалуй, наиболее знакомый нам вид электродвигателя, ведь именно такой двигатель используется в детских игрушках, сотовых телефонах и прочих устройств, которыми мы пользуемся в быту. Конструкция такого двигателя предельно проста: магнит, а внутри него обмотки ротора с электрическим током. Простота совмещается с отличной управляемостью: чтобы изменить скорость его вращения в ДПТ, надо только изменить подаваемое на ротор напряжение, а чтобы изменить направление вращения — поменять полярность тока.

ДПТ отличается удобством использования, однако он не очень надёжный, так как в нём есть очень уязвимое место — коллекторный узел. Он установлен на валу двигателя и отвечает за переключение обмоток ротора в зависимости от его положения. При этом напряжение на обмотки двигателя подается через щетки, которые, во-первых, стираются и искрят, создавая электропомехи, и во-вторых — , не могут обеспечить постоянного тока и напряжения.

Если речь идет о двигателях небольшой мощности, то проблема решаема: достаточно поставить в схему конденсатор, который будет эти микро-импульсы и микро-колебания гасить. Но если мощность от двигателя требуется большая, то коллекторный узел становится проблемой трудноразрешимой, поэтому ДПТ большой мощности довольно редки (хотя и встречаются, например, в электровозах, где они рассчитаны на 810 киловатт при напряжении 1500 вольт).

Наконец, главный недостаток ДПТ заключается в том, что постоянного тока для него не всегда хватает. То есть в телефонах и батарейках он есть, а как его питать от сети?

Универсальный коллекторный двигатель

Эта проблема решена в конструкции универсального коллекторного двигателя, который на сегодняшний день является наиболее распространенным в быту вариантом электромотора.

Он отличается от ДПТ тем, что в нем обмотки якоря-электромагнита и обмотки ротора соединены параллельно, поэтому на постоянное изменение полярности переменного тока такой двигатель не реагирует и прекрасно работает от сети 220 вольт.

При этом направление и скорость его вращения тоже можно регулировать напряжением (что делается симистором) и направлением тока (просто переключателем). Благодаря чему такой двигатель и получил наибольшее распространение в бытовых приборах — электродрелях, триммерах, болгарках и т. д. Простота устройства та же, но и недостатки — те же самые.

Асинхронный двигатель

В значительной степени их будет лишен электродвигатель другой конструкции — асинхронный.

В нем переменный ток подается только на статор, который представляет собой двух- или трехфазную обмотку. На сам ротор (который представляет собой замкнутые обмотки) напряжение извне не подается - оно в нем возникает при воздействии переменного электромагнитного поля статора. При этом в роторе возникают вихревые токи, которые при взаимодействии с магнитным полем статора и создают вращающую ротор силу. При такой конструкции, у асинхронного двигателя не будет скользящих контактов. Он получается прост и надежен, не создает электрических помех, не нуждается в частом обслуживании.

Асинхронные электродвигатели хороши в промышленности, но их часто можно встретить и в бытовых приборах в «однофазном» варианте (который на практике является двухфазным - просто одна обмотка статора в таком двигателе включается в сеть напрямую, а вторая - через конденсатор). Конденсатор обеспечивает сдвиг фазы напряжения во второй обмотке — и в статоре получается переменное магнитное поле. Чаще всего подобные двигатели встречаются в бытовых и вытяжных вентиляторах, холодильниках, насосах и т. п.

Но есть у асинхронного электромотора и свой существенный недостаток: скоростью его вращения не так-то просто управлять, поскольку она зависит не столько от напряжения, сколько от частоты тока. Поэтому для управления асинхронным двигателем требуется достаточно сложный электроприбор — преобразователь частоты.

Так же частой проблемой при запуске электродвигателя является высокий пусковой ток. С этой проблемой часто борются, подключая двигатель по схеме «звезда-треугольник». Также помимо преобразователя частоты с этой проблемой успешно борется система плавного пуска .

Но! Если уж использовать преобразователь частоты тока для управления асинхронным двигателем, то почему бы тогда не применить его и для использования в двигателе синхронном, котором переменный ток подведен на ротор — и тот крутится в постоянном магнитом поле статора с частотой тока в сети, показывая при этом весьма высокий КПД?

Такой вид двигателей раньше редко использовался, поскольку его достаточно трудно запускать (раскручивать ротор до частоты тока приходилось при помощи специальной «стартовой» обмотки). Поэтому применялись синхронные электрические машины больше в качестве генераторов на ГЭС или в качестве особо мощных двигателей большой нагрузки в промышленности.

Но с развитием электроники в начале XXI века сфера применения синхронных двигателей начала быстро расширяться. Благодаря высокому кпд они получили применение в различных «транспортных» вариантах (в тех же сигвеях, электросамокатах, в квадрокоптерах и стиральных машинах с «прямым приводом»).

Так что ответ на вопрос «какой электродвигатель лучше» будет зависеть прежде всего от тех условий, в которых ему предстоит работать. Приобрести надёжный электродвигатель можно в ТВК «ЭлектроЦентр» и на сайте интернет-магазина stv39.ru.