Принципът на работа на електродвигателя се основава на използването на ефекта на електромагнитната индукция. Самото устройство е проектирано да създава механична енергия чрез използване на електрически полета. Видът и мощността на получената енергия зависят от начина на взаимодействие на магнитните полета и действителната конструкция на електродвигателя. В зависимост от вида на използваното напрежение, двигателите се класифицират на DC и AC.
DC двигател
Принципът на работа на тези двигатели се основава на използването на постоянни магнитни полета, създадени в тялото на устройството. За създаването им се използва или постоянен магнит, прикрепен към корпуса, или електромагнити, разположени около периметъра на ротора.
Основната разлика между постояннотоковите двигатели е наличието в корпуса им на постоянен магнит, закрепен към тялото на машината. От този магнит или по-точно от неговото поле зависи мощността на електродвигателя. Магнитно поле в арматурата се създава, когато към нея е свързан постоянен ток. Но за това е необходимо полюсите на постоянното магнитно поле на арматурата да сменят местата си. За тази цел се използват специални колекторно-четкови устройства. Те са подредени под формата на колекторен пръстен, фиксиран върху вала на двигателя и свързан към намотката на котвата. Пръстенът е разделен на сектори, разделени от диелектрични вложки. Връзката между комутаторния сектор и арматурната верига се осъществява чрез плъзгащи се по него графитни четки. За по-тесен контакт четките се притискат с пружини към колекторния пръстен. Графитът се използва поради неговата способност за плъзгане, висока топлопроводимост и мекота. Използването му практически не вреди на колекторните проводници.
При електрически двигатели с постоянен ток с голяма мощност използването на постоянен магнит е неефективно поради голямото тегло на такова устройство и ниската мощност на полето, създадено от постоянния магнит. За да се създаде магнитно поле на статора, в този случай се използва конструкция от серия от бобини електромагнити, свързани към отрицателна или положителна захранваща линия. Полюсите със същото име са свързани последователно, броят им варира от един до четири, броят на четките съответства на броя на полюсите, но като цяло дизайнът на арматурата е почти идентичен с описания по-горе.
За да се опрости стартирането на електрически двигател, се използват две опции за възбуждане:
- паралелен, при който до намотката на котвата е включена независима регулируема линия, използвана за плавно регулиране на скоростта на вала;
- последователно възбуждане, което показва метода за свързване на допълнителна линия, в този случай има възможност за рязко увеличаване на броя на оборотите или неговото намаляване.
Трябва да се отбележи, че този тип двигател има регулируема скорост, която често се използва в индустрията и транспорта.
интересноМашините използват двигатели с паралелно възбуждане, което позволява използването на контрол на скоростта, докато последователното възбуждане е подходящо за подемно оборудване. Дори тази характеристика на двигателите е поставена в услуга на човечеството.
AC мотор
Дизайнът и принципът на работа на електрически двигател с променлив ток е описан и патентован за първи път от физика Никола Тесла, британски патент номер 6481. Но този двигател не е широко използван поради ниски стартови характеристики и не може да намери стартово решение. Трябва да се отбележи, че Tesla беше основният апологет за разработването на този тип двигатели, за разлика от Edison, който се застъпваше за използването на мрежи с постоянен ток.
Тесла беше този, който откри явлението, наречено фазово изместване, и предложи използването му в електрически двигател; освен това той експериментално определи най-ефективната му стойност от 90 °. В допълнение, известният физик обоснова използването на въртящо се магнитно поле в многофазни системи.
Но през 1890 г. инженер М.О. Доливо-Доброволски създава първия работещ образец на асинхронен електродвигател с котва „катерица“ и статор, навиващ се около периметъра на кръг. При проектирането на този продукт е използвана работата както на Никола Тесла, така и на други инженери и изобретатели. За да бъдем честни, трябва да се отбележи, че елементите са изобретени по-рано, а М. Доливо-Доброволски ги комбинира само в работещо устройство.
Въртящото се магнитно поле, чиято енергия се използва от този тип електродвигател, възниква в тройната намотка на статора, когато е свързан към източник на ток. Роторът на такъв двигател е метален цилиндър, който няма намотка. Магнитното поле на статора, поради комбинирането му в система с късо съединение с ротора, възбужда токове в него. Те причиняват създаването на собствено магнитно поле на арматурата, което, когато се комбинира с вихровото поле на статора, кара ротора и свързания с него вал на двигателя да се въртят около оста си.
Асинхронният двигател получи името си поради факта, че полетата не са синхронизирани; магнитното поле на статора има същата скорост като полето на котвата, но е зад него във фаза.
За стартиране на асинхронен електродвигател са необходими доста значителни стойности на стартовия ток, това също се забелязва в действителност - когато машина или друг консуматор с такъв двигател е свързан към мрежата, светлината на лампите с нажежаема жичка често мига поради спад на напрежението в мрежата. За да се опрости стартирането, се използва навит ротор; това арматурно устройство обикновено се използва в електродвигатели с висока производителност. Фазовият ротор, за разлика от конвенционалния, има три намотки върху тялото си, комбинирани в „звезда“. За разлика от статора, те не са свързани към източник на енергия, а са свързани към пусково устройство. Свързването на устройство към мрежата се характеризира със спад на съпротивлението до нулеви стойности. В резултат на това двигателят стартира гладко и работи без претоварване. Работата на такъв двигател е доста трудна за регулиране, за разлика от двигателите с постоянен ток.
интересноИзползването на електродвигатели с променлив ток е насърчавано от известния Никола Тесла, докато енергията с постоянен ток е насърчавано от не по-малко известния Едисон. В резултат на това между двамата известни учени възниква конфликт, който продължава до смъртта им.
Линейни двигатели
За редица устройства не е необходимо въртеливото движение на вала на двигателя, а неговото възвратно-постъпателно движение. За да задоволят изискванията на индустриалците, дизайнерите разработиха и линейни електродвигатели. Ясно е, че различни скоростни кутии и скоростни кутии могат да се използват за преобразуване на въртеливото движение в линейно движение, но това усложнява дизайна, прави го по-скъп и също така намалява неговата ефективност.
Статорът и роторът на такова устройство са ленти от метал, а не пръстен и цилиндър, както при традиционните двигатели. Принципът на работа на електродвигателя е възвратно-постъпателното движение на ротора, което е възможно благодарение на електромагнитното поле, създадено от статора с отворена система от магнитни вериги. В самата конструкция по време на работа се генерира движещо се магнитно поле, което действа върху намотката на котвата с комутаторно-четково устройство. Полученото поле измества ротора само в линейна посока, без да му придава въртене. Мощността на електродвигателя от линеен тип е ограничена от неговия дизайн.
Недостатъците на тези двигатели са: сложността на тяхното производство, доста високата цена на такова оборудване и ниската ефективност, макар и по-висока от използването на въртене чрез скоростна кутия.
Използване на променливотокови електродвигатели в еднофазна мрежа
Най-лесно е да получите въртящо се магнитно поле на статора в трифазна мрежа, но въпреки това можете да използвате асинхронни двигатели в еднофазна битова мрежа. Всичко, което е необходимо, е да извършите някои изчисления и да промените дизайна на двигателя.
Формулата за промени е:
- Поставяне на две намотки на статора на двигателя: стартова и работна;
- Включването на кондензатор във веригата ще позволи токът в началната намотка да бъде изместен във фаза с 90 °. На практика можете да направите това: комбинирайте намотките на трифазен асинхронен двигател, две намотки в една и инсталирайте кондензатор в тази връзка.
Този двигател ще работи в домакинска мрежа, но за разлика от двигателите с постоянен ток, този двигател не се регулира по отношение на скоростта, освен това е по-слаб при носене на критични товари и има по-ниска ефективност. Мощността на електродвигателя също е относително ниска и до голяма степен зависи от мрежата. Трифазна мрежа е по-подходяща за работа на такива двигатели.
В момента електрическите двигатели са широко разпространени в целия свят. Сред техните предимства:
- висока ефективност, до 80%;
- висока мощност на двигателя с компактни размери;
- непретенциозност в поддръжката;
- надеждност;
- ниски изисквания за мощност.
Но в същото време съществуват редица проблеми, които ограничават по-широкото им разпространение. Например, тяхната мобилност е ограничена от източници на енергия - в момента няма достатъчно мощни източници на енергия, които да осигурят дългосрочна функционалност на такова устройство. Единственото изключение от правилото е ядреният реактор. Задвижващите електрически двигатели на подводници и кораби имат отлична автономност, но в същото време използването на енергийни носители с такъв размер е невъзможно в ежедневието. Графеновите батерии биха могли да подобрят ситуацията, но перспективите им все още са неясни.
Видео
Електрическият двигател е електрическо устройство за преобразуване на електрическа енергия в механична енергия. Днес електродвигателите се използват широко в индустрията за задвижване на различни машини и механизми. В бита се монтират в пералня, хладилник, сокоизстисквачка, кухненски робот, вентилатори, електрически самобръсначки и др. Електрически двигатели задвижват устройствата и механизмите, свързани с тях.
В тази статия ще говоря за най-често срещаните видове и принципи на работа на променливотокови електродвигатели, широко използвани в гаража, домакинството или работилницата.
Как работи електрическият мотор?
Двигателят работи въз основа на ефекта, открит от Майкъл Фарадей през 1821 г. Той направи откритието, че когато електрически ток в проводник взаимодейства с магнит, може да възникне непрекъснато въртене.
Ако в еднородно магнитно полеПоставете рамката във вертикално положение и прекарайте ток през нея, тогава около проводника ще възникне електромагнитно поле, което ще взаимодейства с полюсите на магнитите. Рамката ще отблъсне единия и ще привлече другия.
В резултат на това рамката ще се завърти в хоризонтално положение, при което ефектът на магнитното поле върху проводника ще бъде нула. За да продължи въртенето, е необходимо да добавите още една рамка под ъгъл или да промените посоката на тока в рамката в подходящия момент.
На фигурата това се прави с помощта на два полу-пръстена, към които са съседни контактните плочи от батерията. В резултат на това, след завършване на половин оборот, полярността се променя и въртенето продължава.
В съвременните електродвигателиВместо постоянни магнити, за създаване на магнитно поле се използват индуктори или електромагнити. Ако разглобите който и да е двигател, ще видите навити навивки от проводник, покрити с изолационен лак. Тези завъртания са електромагнитът или, както се наричат още, намотката на полето.
ВкъщиПостоянните магнити се използват в детски играчки, захранвани с батерии.
В други по-мощниДвигателите използват само електромагнити или намотки. Въртящата се част при тях се нарича ротор, а неподвижната част е статор.
Видове електродвигатели
Днес има доста електрически двигатели с различен дизайн и тип. Те могат да бъдат разделени по вид захранване:
- Променлив ток, работещи директно от електрическата мрежа.
- Постоянен токкоито работят с батерии, презареждаеми батерии, захранващи устройства или други източници на постоянен ток.
Според принципа на действие:
- Синхронен, които имат намотки на ротора и четков механизъм за подаване на електрически ток към тях.
- Асинхронен, най-простият и най-често срещаният тип двигател. Те нямат четки или намотки на ротора.
Синхронният двигател се върти синхронно с магнитното поле, което го върти, докато асинхронният двигател се върти по-бавно от въртящото се магнитно поле в статора.
Принцип на действие и конструкция на асинхронен електродвигател
В асинхронния случайдвигател, намотките на статора са положени (за 380 волта ще има 3 от тях), които създават въртящо се магнитно поле. Краищата им са свързани към специален клемен блок за свързване. Намотките се охлаждат благодарение на вентилатор, монтиран на вала в края на електродвигателя.
Ротор, който е едно цяло с вала, е направен от метални пръти, които са затворени една за друга от двете страни, поради което се нарича късо съединение.
Благодарение на този дизайн няма нужда от честа периодична поддръжка и подмяна на четки за захранване с ток, надеждността, издръжливостта и надеждността се увеличават многократно.
обикновено, основна причина за неуспехна асинхронен двигател е износването на лагерите, в които се върти валът.
Принцип на действие.За да работи асинхронен двигател, е необходимо роторът да се върти по-бавно от електромагнитното поле на статора, в резултат на което се индуцира ЕМП (възниква електрически ток) в ротора. Важно условие тук е, че ако роторът се върти със същата скорост като магнитното поле, тогава, съгласно закона за електромагнитната индукция, в него няма да се индуцира ЕМП и следователно няма да има въртене. Но в действителност, поради триенето на лагера или натоварването на вала, роторът винаги ще се върти по-бавно.
Магнитните полюси непрекъснато се въртятв намотките на двигателя, а посоката на тока в ротора постоянно се променя. В даден момент например посоката на токовете в намотките на статора и ротора е изобразена схематично под формата на кръстове (токът тече от нас) и точки (ток към нас). Въртящото се магнитно поле е показано като пунктирана линия.
Например, как работи циркулярен трион. Има най-висока скорост без товар. Но веднага щом започнем да режем дъската, скоростта на въртене намалява и в същото време роторът започва да се върти по-бавно спрямо електромагнитното поле и според законите на електротехниката в него започва да се индуцира още по-голям ЕМП то. Токът, консумиран от двигателя, се увеличава и той започва да работи на пълна мощност. Ако натоварването на вала е толкова голямо, че спира, тогава може да възникне повреда на ротора с катерица поради максималната стойност на ЕМП, индуцирана в него. Ето защо е важно да изберете двигател с подходяща мощност. Ако вземете по-голям, тогава разходите за енергия ще бъдат неоправдани.
Скорост на роторазависи от броя на полюсите. При 2 полюса скоростта на въртене ще бъде равна на скоростта на въртене на магнитното поле, равна на максимум 3000 оборота в секунда при честота на мрежата от 50 Hz. За да намалите скоростта наполовина, е необходимо да увеличите броя на полюсите в статора до четири.
Значителен недостатък на асинхронниядвигатели е, че те могат да регулират скоростта на въртене на вала само чрез промяна на честотата на електрическия ток. И така не е възможно да се постигне постоянна скорост на въртене на вала.
Принцип на действие и конструкция на променливотоков синхронен електродвигател
Този тип електродвигател се използва в ежедневието, където е необходима постоянна скорост на въртене, възможност за регулиране, както и ако се изисква скорост на въртене над 3000 об / мин (това е максимумът за асинхронните).
Синхронни двигатели се монтират в електроинструменти, прахосмукачки, перални и др.
В синхронен корпусВ AC двигателя има намотки (3 на фигурата), които също са навити на ротора или котвата (1). Изводите им са запоени към секторите на контактния пръстен или колектора (5), към които се подава напрежение с помощта на графитни четки (4). Освен това клемите са разположени така, че четките винаги подават напрежение само към една двойка.
Най-често срещаните повредиколекторните двигатели са:
- Износване на четкаили лошият им контакт поради отслабване на притискащата пружина.
- Замърсяване на колектора.Почистете със спирт или шкурка.
- Износване на лагери.
Принцип на действие.Въртящият момент в електродвигателя се създава в резултат на взаимодействието между тока на котвата и магнитния поток в намотката на възбуждането. При промяна на посоката на променливия ток, посоката на магнитния поток в корпуса и арматурата също ще се промени едновременно, поради което въртенето винаги ще бъде в една посока.
Електрическите двигатели са устройства, в които електрическата енергия се преобразува в механична. Принципът на тяхното действие се основава на явлението електромагнитна индукция.
Начинът, по който магнитните полета си взаимодействат, карайки ротора на двигателя да се върти, се различава значително в зависимост от вида на захранващото напрежение - променливо или директно.
Устройство и принцип на действие на постояннотоков електродвигател
Принципът на работа на електродвигателя с постоянен ток се основава на ефекта на отблъскване на еднакви полюси на постоянни магнити и привличане на различни полюси. Приоритетът на неговото изобретение принадлежи на руския инженер Б. С. Якоби. Първият промишлен модел на постояннотоков двигател е създаден през 1838 г. Оттогава дизайнът му не е претърпял фундаментални промени.
При двигатели с постоянен ток с ниска мощност един от магнитите физически съществува. Закрепва се директно към тялото на машината. Вторият се създава в намотката на котвата след свързване на източник на постоянен ток към нея. За тази цел се използва специално устройство - комутаторно-четков възел. Самият колектор е проводящ пръстен, прикрепен към вала на двигателя. Към него са свързани краищата на намотката на котвата.
За да възникне въртящ момент, полюсите на постоянния магнит на арматурата трябва непрекъснато да се сменят. Това трябва да стане в момента, в който полюсът пресече така наречената магнитна неутрала. Структурно този проблем се решава чрез разделяне на колекторния пръстен на сектори, разделени от диелектрични пластини. Краищата на намотките на котвата са свързани към тях последователно.
За свързване на колектора към захранването се използват така наречените четки - графитни пръти с висока електропроводимост и нисък коефициент на триене при плъзгане.
При двигатели с висока мощност физически съществуващите магнити не се използват поради голямото им тегло. За да се създаде постоянно магнитно поле на статора, се използват няколко метални пръта, всеки от които има собствена намотка на проводник, свързан към положителната или отрицателната захранваща шина. Полюсите със същото име са свързани последователно един към друг.
Броят на двойките полюси на корпуса на двигателя може да бъде един или четири. Броят на токоприемните четки на котвения комутатор трябва да съответства на него.
Електрическите двигатели с висока мощност имат редица дизайнерски трикове. Например, след стартиране на двигателя и с промяна на натоварването върху него, четката за събиране на ток се движи под определен ъгъл срещу въртенето на вала. Това компенсира ефекта на „реакция на котвата“, който води до спиране на вала и намалена ефективност на електрическата машина.
Има и три схеми за свързване на DC двигател:
- с паралелно възбуждане;
- последователен;
- смесен.
Паралелно възбуждане е, когато паралелно на котвената намотка се включва друг независим, обикновено регулируем (реостат).
Този метод на свързване ви позволява много плавно да регулирате скоростта на въртене и да постигнете максимална стабилност. Използва се за захранване на електродвигатели на металорежещи машини и краново оборудване.
Сериен - допълнителна намотка е свързана последователно към силовата верига на котвата. Този тип връзка се използва за рязко увеличаване на силата на въртене на двигателя в точния момент. Например при слизане от влакове.
DC двигателите имат способността да регулират плавно скоростта на въртене, така че се използват като тягови двигатели в електрически превозни средства и подемно оборудване.
AC двигатели - каква е разликата?
Дизайнът и принципът на работа на електрически двигател с променлив ток включва използването на въртящо се магнитно поле за създаване на въртящ момент. За техен изобретател се счита руският инженер М. О. Доливо-Доброволски, който създава първия индустриален прототип на двигателя през 1890 г. и е основоположник на теорията и технологията на трифазния променлив ток.
В трите намотки на статора на двигателя се появява въртящо се магнитно поле веднага щом те бъдат свързани към веригата на захранващото напрежение. Роторът на такъв електродвигател в традиционния дизайн няма никакви намотки и е, грубо казано, парче желязо, донякъде напомнящо колело на катерица.
Магнитното поле на статора провокира появата на ток в ротора, и то много голям, тъй като това е структура с късо съединение. Този ток причинява появата на собствено поле на арматурата, което се "свързва" с вихровото магнитно изпотяване на статора и принуждава вала на двигателя да се върти в същата посока.
Магнитното поле на котвата има същата скорост като статора, но изостава от него във фаза с около 8-100. Ето защо AC двигателите се наричат асинхронни двигатели.
Принципът на работа на AC електрически двигател с традиционен ротор с катерица има много високи стартови токове. Вероятно много от вас са забелязали това - при стартиране на двигатели лампите с нажежаема жичка променят яркостта на блясъка си. Следователно в електрическите машини с висока мощност се използва навит ротор - върху него са положени три намотки, свързани със „звезда“.
Намотките на котвата не са свързани към захранващата мрежа, а са свързани към пусковия реостат чрез колекторно-четков възел. Процесът на включване на такъв двигател се състои в свързване към захранващата мрежа и постепенно намаляване на активното съпротивление в арматурната верига до нула. Електрическият мотор се включва плавно и без претоварване.
Характеристики на използването на асинхронни двигатели в еднофазна верига
Въпреки факта, че въртящото се магнитно поле на статора е най-лесно да се получи от трифазно напрежение, принципът на работа на асинхронен електродвигател му позволява да работи от еднофазна домакинска мрежа, ако се направят някои промени в техния дизайн.
За да направите това, статорът трябва да има две намотки, едната от които е "стартовата" намотка. Токът в него се измества във фаза с 90 ° поради включването на реактивен товар във веригата. Най-често за това се използва кондензатор.
Индустриален трифазен двигател може да се захранва и от домашен контакт. За да направите това, в неговата клемна кутия две намотки са свързани в една и към тази верига е свързан кондензатор. Въз основа на принципа на работа на асинхронните електродвигатели, захранвани от еднофазна верига, трябва да се отбележи, че те имат по-ниска ефективност и са много чувствителни към претоварване.
Електродвигателите от този тип са лесни за стартиране, но скоростта им е почти невъзможна за регулиране.
Те са чувствителни към спадове на напрежението и при „недостатъчно натоварване“ намаляват ефективността, превръщайки се в източник на непропорционално големи разходи за енергия. В същото време има методи за използване на асинхронен двигател като генератор.
Универсални колекторни двигатели - принцип на действие и характеристики
В битови електрически инструменти с ниска мощност, които изискват ниски стартови токове, висок въртящ момент, висока скорост на въртене и възможност за плавно регулиране, се използват така наречените универсални колекторни двигатели. Те са подобни по дизайн на последователно навитите постояннотокови двигатели.
В такива двигатели магнитното поле на статора се създава от захранващото напрежение. Дизайнът на магнитните ядра е само леко променен - не е лят, а композитен, което позволява да се намали обръщането на намагнитването и нагряването от токовете на Фуко. Индуктивността, свързана последователно с веригата на котвата, позволява да се промени посоката на магнитното поле на статора и котвата в една и съща посока и в същата фаза.
Почти пълният синхрон на магнитните полета позволява на двигателя да набира скорост дори при значителни натоварвания на вала, което е необходимо за работата на бормашини, перфоратори, прахосмукачки, шлифовъчни машини или машини за полиране на подове.
Ако в захранващата верига на такъв двигател е включен регулируем трансформатор, тогава неговата честота на въртене може да се променя плавно. Но посоката, когато се захранва от верига с променлив ток, никога не може да бъде променена.
Такива електродвигатели са способни да развиват много високи скорости, компактни са и имат по-голям въртящ момент. Наличието на комутатор-четка обаче намалява техния експлоатационен живот - графитните четки се износват доста бързо при високи скорости, особено ако комутаторът има механични повреди.
Електрическите двигатели имат най-висока ефективност (повече от 80%) от всички устройства, създадени от човека. Изобретяването им в края на 19 век може да се счита за качествен скок в цивилизацията, защото без тях е невъзможно да си представим живота на съвременното общество, основано на високите технологии, а нещо по-ефективно все още не е измислено.
Синхронен принцип на работа на електродвигател на видео
Електрическият двигател е устройство, което преобразува електрическата енергия в механична енергия. Електрическите двигатели са широко разпространени в почти всички области на ежедневието. Преди да разгледаме видовете електродвигатели, трябва да се спрем накратко на принципа на тяхната работа. Цялото действие се извършва в съответствие със закона на Ампер, когато около проводника, където протича електрическият ток, се образува магнитно поле. Докато този проводник се върти вътре в магнита, всяка страна ще бъде последователно привлечена към полюсите. Това ще доведе до завъртане на телената верига. Електрическите двигатели се разделят помежду си в зависимост от прилагания ток, който може да бъде променлив или постоянен.
AC двигатели
Характеристика на променливия ток е, че той променя посоката си определен брой пъти в секунда. Като правило се използва променлив ток с честота 50 херца.
Когато е свързан, токът първо започва да тече в една посока, а след това посоката му напълно се променя. По този начин страните на примката, получаващи тласък, се привличат последователно към различни полюси. Това е всъщност тяхното организирано привличане и отблъскване. Следователно, когато променя посоката, телената верига ще се върти около оста си. С помощта на тези кръгови движения енергията се преобразува от електрическа в механична.
AC двигателите се предлагат в много дизайни и се предлагат в голямо разнообразие от модели. Това им позволява да бъдат широко използвани не само в индустрията, но и в ежедневието.
DC двигатели
Първите изобретени двигатели в крайна сметка са устройства с постоянен ток. По това време променливият ток все още не беше известен. За разлика от променливия ток, постоянният ток винаги се движи в една посока. Роторът спира да се върти след завъртане на 90 градуса. Посоката на магнитното поле съвпада с посоката на електрическия ток.
Следователно метален пръстен, свързан към източник на постоянен ток, се нарязва на две части и се нарича пръстеновиден комутатор. В началото на въртенето токът протича през първата страна на комутатора и през проводниците. Електрически ток, протичащ през жичен контур, създава магнитно поле в него. Тъй като цикълът продължава да се върти, комутаторът също се върти. След като пръстенът премине през празното пространство, той се премества в друга част на превключвателя. След това възниква ефектът на променлив електрически ток, поради което въртенето на цикъла продължава.
Всички електродвигатели с постоянен ток се използват заедно с устройства с променлив ток в производството и транспорта.
Класификация на електродвигателите
Най-разпространените сред трифазните електродвигатели в промишлеността, селското стопанство и бита са асинхронните електродвигатели с ротор с катерица, поради тяхната простота на дизайн, надеждност и ниска цена. Ето защо, използвайки примера на точно такъв електродвигател, ще разгледаме тяхната структура и принцип на работа.
Асинхронният електродвигател се състои от две основни части: статор и ротор.
Статорът е неподвижната част на електродвигателя. Състои се от следните елементи:
- рамка (корпус), която по правило е оребрена за по-добро охлаждане, т.к По време на работа сърцевината на статора и намотките се нагряват. Рамката има и крачета за монтиране на електродвигателя.
- ядро на статора - сглобено от отделни листове електрическа стомана за намаляване на загубите поради вихрови токове (токове на Фуко) и има форма на зъбно колело (жлебове) и има следната форма:
- намотките на статора са направени от медни проводници, които са положени в жлебовете на сърцевината, краищата на намотките за свързване към електрическата мрежа се извеждат в клемната кутия.
Роторът е въртящата се част на електрическия двигател. Роторът се състои от следните елементи:
- вал - изработен от стомана и служи за предаване на механична енергия към работния механизъм.
- сърцевина на ротора - монтирана на вала, също като сърцевината на статора, изработена от отделни листове електротехническа стомана
- намотка на ротора - обикновено има дизайн с късо съединение; намотката на ротора с късо съединение често се нарича „колело на катерица“ поради външното си сходство. Намотката на ротора с късо съединение има следната форма:
Роторът се държи в центъра на статора от лагерни щитове.
Принцип на действие на трифазен електродвигател
Принципът на работа на електродвигателя е доста прост и се основава на принципа на въртящо се електромагнитно поле.
Фигурата по-горе показва меден диск, прикрепен към вал върху лагер, срещу който има постоянен магнит. Ако започнете да въртите постоянен магнит, неговото магнитно поле, пресичащо медния диск, също ще започне да се върти, т.е. ще се създаде въртящо се магнитно поле, което ще създаде индукционни токове в медния диск. Тези токове, протичащи през диска, създават собствено електромагнитно поле, което от своя страна взаимодейства с въртящото се магнитно поле на постоянните магнити, което води до въртене на диска.
Трифазен електродвигател работи по същия начин, но в него се създава въртящо се магнитно поле с помощта на специално разположение на намотките на статора, които са изместени в пространството един спрямо друг на 120 o; такова разположение, когато три- през тях протича фазов ток, което води до появата на въртящо се електромагнитно поле.
Видео на ефекта на въртящото се електромагнитно поле на статора върху метална верига (веригата в този случай е обикновена лопатка):
Въртящото се магнитно поле на статора, действащо върху намотката на ротора, води до появата на индукционни токове в него, които, протичащи през намотката на ротора, създават собствено електромагнитно поле, взаимодействието на тези полета кара ротора да се върти.
Точно като магнита, статорът на електродвигателя има полюси, но за разлика от постоянния магнит, в електродвигателя може да има повече от два полюса и винаги има четен брой. Броят на полюсите в статора пряко влияе върху скоростта на въртене на магнитното поле и съответно скоростта на въртене на ротора. Честотата на въртене на магнитното поле (синхронна честота) се определя по формулата:
н=60* f/ стр
където: f е текущата честота в страните от ОНД, текущата честота е 50 Hz (Hertz); p е броят на двойките полюси.
Колкото повече полюси има един двигател, толкова по-ниска е скоростта му на въртене. Например, нека изчислим скоростта на въртене на електродвигател с четири полюса:
Четири полюса са съответно 2 чифта полюси:
n=60*f/p=60*50/2=1500 rpm
Тези. синхронната скорост на въртене на магнитното поле на статора е 1500 rpm, докато скоростта на въртене на ротора ще бъде малко по-ниска, може би 1400-1450 rpm.
Относителното количество изоставане при въртене на ротора от честотата на въртене на магнитното поле на статора се нарича приплъзване, изразява се като процент и се определя по формулата:
С=(н1- н2)/ н1*100%
където: n1 — синхронна скорост, об/мин; n2 — скорост на ротора (асинхронна скорост), об/мин.