Электродвигатель переменного тока: Двигатели переменного тока, асинхронные двигатели

Электродвигатель переменного тока | Техника и человек

Электрические двигатели давно и прочно заняли лидирующие позиции среди силовых агрегатов различного типа оборудования. Их можно найти в автомобиле и в пылесосе, в сложнейших станках и в обычных детских игрушках. Они есть практически везде, хотя и отличаются между собой типом, строением и рабочими характеристиками.

Электродвигатели – это силовые агрегаты, способные превращать электрическую энергию в механическую. Различают два их основных вида: двигатели переменного и постоянного тока. Разница между ними, как понятно из названия, заключается в типе питающего тока. В данной статье речь пойдет о первом виде – электродвигателе переменного тока

Устройство и принцип работы

Основная движущая сила любого электрического двигателя – электромагнитная индукция. Электромагнитная индукция, если описать ее в двух словах – это появление силы тока в проводнике, помещенном в переменное магнитное поле. Источником переменного магнитного поля является неподвижный корпус двигателя с размещенными на нем обмотками – статор, подключенный к источнику переменного тока. В нем расположен подвижный элемент – ротор, в котором и возникает ток. По закону Ампера на заряженный проводник, помещенный в магнитное поле, начинает действовать электродвижущая сила – ЭДС, которая вращает вал ротора. Таким образом, электрическая энергия, которая подается на статор, превращается в механическую энергию ротора. К вращающемуся валу можно подключать различные механизмы, выполняющие полезную работу.

Электродвигатели переменного тока делятся на синхронные и асинхронные. Разница между ними в том, что в первых ротор и магнитное поле статора вращаются с одной скоростью, а во вторых ротор вращается медленнее, чем магнитное поле. Отличаются они и по устройству, и по принципу работы.

Асинхронный двигатель

Устройство асинхронного двигателя

На статоре асинхронного двигателя закреплены обмотки, создающие переменное вращающееся магнитное поле, концы которой выводятся на клеммную коробку.

Поскольку при работе двигатель нагревается, на его валу устанавливается вентилятор системы охлаждения.

Ротор асинхронного двигателя выполнен с валом как одно целое. Он представляет собой металлические стержни, замкнутые между собой с двух сторон, из-за чего такой ротор еще именуется короткозамкнутым. Своим видом он напоминает клетку, поэтому его часто называют «беличьим колесом» Более медленное вращение ротора в сравнении с вращением магнитного поля – результат потери мощности при трении подшипников. Кстати, если бы не было этой разницы в скорости, ЭДС бы не возникала, а без нее не было бы и тока в роторе и самого вращения.

Магнитное поле вращается за счет постоянной смены полюсов. При этом соответственно меняется направление тока в обмотках. Скорость вращения вала асинхронного двигателя зависит от числа полюсов магнитного поля.

Синхронный двигатель

Устройство синхронного двигателя

Устройство синхронного электродвигателя немного отличается. Как понятно из названия, в этом двигателе ротор вращается с одной скоростью с магнитным полем. Он состоит из корпуса с закрепленными на нем обмотками и ротора или якоря, снабженного такими же обмотками. Концы обмоток выводятся и закрепляются на коллекторе. На коллектор или токосъемное кольцо подается напряжение посредством графитовых щеток. При этом концы обмоток размещены таким образом, что одновременно напряжение может подаваться только на одну пару.

В отличие от асинхронных на ротор синхронных двигателей напряжение подается щетками, заряжая его обмотки, а не индуцируется переменным магнитным полем. Направление тока в обмотках ротора меняется параллельно с изменением направления магнитного поля, поэтому выходной вал всегда вращается в одну сторону. Синхронные электродвигатели позволяют регулировать скорость вращения вала путем изменения значения напряжения. На практике для этого обычно используются реостаты.

Краткая история создания

Впервые возможность превратить электричество в механическую энергию открыл британский ученый М. Фарадей еще в 1821 году. Его опыт с проводом, помещенным в ванну с ртутью, оснащенной магнитом, показал, что при подключении провода к источнику электроэнергии он начинает вращаться. Этот нехитрый опыт наверняка многие помнят по школе, правда, ртуть там заменяется безопасным рассолом. Следующим шагом в изучении этого феномена было создание униполярного двигателя – колеса Барлоу. Никакого полезного применения он так и не нашел, зато наглядно демонстрировал поведение заряженного проводника в магнитном поле.

На заре истории электродвигателей ученые пытались создать модель с сердечником, двигающимся в магнитном поле не по кругу, а возвратно-поступательно. Такой вариант был предложен, как альтернатива поршневым двигателям. Электродвигатель в привычном для нас виде впервые был создан в 1834 году русским ученым Б.С. Якоби. Именно он предложил идею использования вращающегося в магнитном поле якоря, и даже создал первый рабочий образец.

Первый асинхронный двигатель, в основе работы которого заложено вращающееся магнитное поле, появился в 1870 году. Авторами эффекта вращающегося магнитного поля независимо друг от друга стали два ученых: Г.Феррарис и Н. Тесла. Последнему принадлежит также идея создания бесколлекторного электродвигателя. По его чертежам были построены несколько электростанций с применением двухфазных двигателей переменного тока. Следующей более удачной разработкой оказался трехфазный двигатель, предложенный М.О. Доливо-Добровольским. Его первая действующая модель была запущена в 1888 году, после чего последовал ряд более совершенных двигателей. Этот русский ученый не только описал принцип действия трехфазного электродвигателя, но и изучал различные типы соединений фаз (треугольник и звезда), возможность использование разных напряжений тока. Именно он изобрел пусковые реостаты, трехфазные трансформаторы, разработал схемы подключения двигателей и генераторов.

Особенности электродвигателя переменного тока, его достоинства и недостатки

На сегодня электродвигатели являются одними из самых распространенных видов силовых установок, и тому есть немало причин. У них высокий КПД порядка 90%, а иногда и выше, довольно низкая себестоимость и простая конструкция, они не выделяют вредных веществ в процессе эксплуатации, дают возможность плавно менять скорость во время работы без использования дополнительных механизмов типа коробки передач, надежны и долговечны.

Среди недостатков всех типов электромоторов — отсутствие высокоемкостного аккумулятора электроэнергии для автономной работы.

Основное отличие электродвигателя переменного тока от его ближайшего родственника – электродвигателя постоянного тока – заключается в том, что первый питается переменным током. Если сравнивать их функциональные возможности, первый менее мощный, у него сложно регулировать скорость в широком диапазоне, он имеет меньший КПД.

Если же сравнивать асинхронный и синхронный электродвигатель переменного тока, то первый имеет более простую конструкцию и лишен «слабого звена» — графитовых щеток. Именно они обычно первыми выходят из строя при поломке синхронных двигателей. Вместе с тем, у него сложно получить и регулировать постоянную скорость, которая зависит от нагрузки. Синхронные двигатели позволяют регулировать скорость вращения с помощью реостатов.

Сфера применения

Электродвигатели переменного тока широко используются практически во всех сферах. Ими оснащаются электростанции, их используют в автомобиле- и машиностроении, есть они и в домашней бытовой технике. Простота их конструкции, надежность, долговечность и высокий показатель КПД делает их практически универсальными.

Асинхронные двигатели нашли применение в приводных системах различных станков, машин, центрифуг, вентиляторов, компрессоров, а также бытовых приборов. Трехфазные асинхронные двигатели являются наиболее распространенными и востребованными. Синхронные двигатели используются не только в качестве силовых агрегатов, но и генераторов, а также для привода крупных установок, где важно контролировать скорость.

Схема подключения электродвигателя к сети

Электродвигатели переменного тока бывают трех и однофазные.
Асинхронные однофазные двигатели имеют на корпусе 2 вывода и подключить их к сети не составляет трудности. Т.к. вся бытовая электрическая сеть в основном однофазная 220В и имеет 2 провода — фаза и ноль. С синхронными все намного интереснее, их тоже можно подключить с помощью 2 проводов, достаточно обмотки ротора и статора соединить. Но соединять их нужно так, чтобы обмотки однополюсного намагничивания ротора и статора располагались напротив друг друга.

Сложности представляют двигатели для 3ех фазной сети. Ну во-первых у таких двигателей в основном в клеммной коробке 6 выводов и это означает что обмотки двигателя нужно подключать самому, а во-вторых их обмотки можно подключать разными способами — по типу «звезда» и «треугольник». Ниже приведен рисунок соединения клем в клеммной коробке, в зависимости от типа соединения обмоток.

Подключение одного и того же электродвигателя разным способом в одну и туже электрическую сеть приведет к потреблению разной мощности. При этом не правильное подключение электродвигателя, может привести к расплавлению обмоток статора.

Обычно асинхронные двигатели предназначены для включения в трехфазную сеть на два разных напряжения, отличающиеся в  раз.  Например, двигатель рассчитан для включения в сеть на напряжения 380/660 В. Если в сети линейное напряжение 660 В, то обмотку статора следует соединить звездой, а если 380 В, то треугольником. В обоих случаях напряжение на обмотке каждой фазы будет 380 В. Выводы обмоток фаз располагают на панели таким образом, чтобы соединения обмоток фаз было удобно выполнять посредством перемычек, без перекрещивания последних. В некоторых двигателях небольшой мощности в коробке выводов имеется лишь три зажима. В этом случае двигатель может быть включен в сеть на одно напряжение (соединение обмотки статора такого двигателя звездой или треугольником выполнено внутри двигателя).

 

Принципиальная схема включения в трехфазную сеть асинхронного двигателя с фазным ротором показана на рисунке. Обмотка ротора этого двигате­ля соединена с пусковым реостатом ЯР, создающим в цепи рото­ра добавочное сопротивление Rдобав.

Электродвигатели переменного тока. Цены на асинхронные электродвигатели в Москве и Санкт-Петербурге

Компания СЗЭМО поставщик асинхронных электродвигателей переменного тока ведущих отечественных и зарубежных производителей. Данные двигатели обычно применяются в насосах, компрессорах, вентиляторах, а также вместе с преобразователями частоты.

Поставка электродвигателей переменного тока осуществляется со складов компании СЗЭМО в Санкт-Петербурге, Москве, Череповце, Новосибирске, Краснодаре, Перми и Екатеринбурге.

Название электрических машин переменного тока обусловлено тем, что они преобразуют электрическую энергию переменного тока в механическую в режиме двигателя и, наоборот, в режиме генератора. В настоящее время двигатели переменного тока получают все большее распространение и постепенно вытесняют машины постоянного тока.

Машины переменного тока в соответствии с особенностями преобразования энергии подразделяются на три основных вида: асинхронные, синхронные и коллекторные машины. Любая электрическая машина обладает свойством обратимости: каждый электродвигатель может работать в режиме генератора и наоборот.

Электродвигатели асинхронные являются наиболее простыми по конструкции, выгодными по цене, а в соответствии с этим надежными и недорогими. Название асинхронных двигателей обусловлено тем, что ротор двигателя вращается асинхронно по отношению к магнитному полю. Благодаря существенному развитию электроники скорость асинхронного двигателя в настоящее время может регулироваться в очень широких пределах с помощью преобразователей частоты.

Ротор синхронных машин вращается синхронно относительно магнитного поля. Синхронные машины наибольшее распространение получили в генераторном режиме: турбо- и гидрогенераторы на ТЭЦ, ГЭС, АЭС. Однако в последнее время синхронные машины находят применение в качестве двигателей больших мощностей. Распространение синхронных двигателей малых мощностей ограничено стоимостью постоянных магнитов.

Ротор коллекторных машин, как и у асинхронных машин, вращается асинхронно с магнитным полем, однако коллекторные машины выделены в отдельный класс ввиду наличия коллектора. В настоящее время данные машины практически не применяются.

Электрические двигатели: классификация, устройство, принцип работы

Электрический двигатель – специальная машина (ее еще называют электромеханическим преобразователем), с помощью которой электроэнергия преобразовывается в механическое движение.

Побочный эффект такой конвертации – выделение тепла.

При-этом современные двигатели обладают очень высоким КПД, который достигает 98%, в результате чего их использование экономически более выгодно по сравнению с двигателями внутренного сгорания. Электрические двигатели используются во всех сферах народного хозяйства, начиная от бытового применения, заканчивая военной техникой.

Электрические двигатели и их разновидности

Как известно с базового школьного курса физики, ток бывает переменным и постоянным. В бытовой электросети – переменный ток. Батарейки, аккумуляторы и другие мобильные источники питания предоставляют постоянный ток.

 

Электродвигатели постоянного тока характеризуются хорошими эксплуатационными и динамическими характеристиками.

 Такие изделия широко используются в подъемных машинах, буровых станках, полимерном оборудовании, в некоторых агрегатах экскаваторов.

По принципу работы электродвигатели переменного тока бывают

• асинхронными;
• синхронными.

Подробное сравнение этих видов машин можно почитать тут.

Синхронные двигатели – электрические машины, где скорость вращения ротора полностью идентична частоте магнитного поля. Учитывая эту особенность, такие устройства актуальны там, где необходима стабильная высокая скорость вращения: насосы, крупные вентиляторы, генераторы, компрессоры, стиральные машины, пылесосы, практически все электроинструменты.

Особое внимание среди синхронных устройств, заслуживают шаговые двигатели. Они обладают несколькими обмотками. Такой подход позволяет с высокой точностью изменять скорость вращения таких электродвигателей.

Асинхронными двигателями называют такие машины, в которых скорость ротора отличается от частоты движения магнитного поля.

Нашли свое применение в подавляющем большинстве отраслей народного хозяйства: в приводах дымососов, транспортерах, шаровых мельницах, наждачных, сверлильных станках, в холодильном оборудовании, вентиляторах, кондиционерах, микроприводах.

Максимальная скорость вращения асинхронных установок – 3000 об/мин.

Интересное видео о двигателях смотрите ниже:

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Асинхронные электродвигатели могут обладать фазным и короткозамкнутым ротором.

Короткозамкнутый ротор более распространен.

Такие двигатели обладают следующими преимуществами:

• относительно одинаковая скорость вращения при разных уровнях нагрузки;
• не боятся непродолжительных механических перегрузок;
• простая конструкция;
• несложная автоматизация и пуск;
• высокий КПД (коэффициент полезного действия).

Электродвигатели с короткозамкнутым контуром требуют большой пусковой ток.

Если невозможно реализовать выполнение этого условия, то используют устройства с фазным ротором. Они обладают такими достоинствами:

• хороший начальный вращающий момент;
• нечувствительны к кратковременным перегрузкам механической природы;
• постоянная скорость работы при наличии нагрузок;
• малый пусковой ток;
• с такими двигателями применяют автоматические пусковые устройства;
• могут в небольших пределах изменять скорость вращения.

К основным недостаткам асинхронных двигателей относят то, что изменять их скорость работы можно только посредством изменения частоты электрического тока.

Кроме того, частота вращения – относительна. Она колеблется в небольших пределах. Иногда это недопустимо.

Интересное видео об асинхронных электродвигателях смотрите ниже:

Особенности работы синхронных двигателей

Все синхронные двигатели обладают такими преимуществами:

1. Они не отдают и не потребляют реактивную энергию в сеть. Это позволяет уменьшить их габариты при сохранении мощности. Типичный синхронный электродвигатель меньше асинхронного.
2. В сравнении с асинхронными устройствами, менее чувствительны к скачкам напряжения.
3. Хорошая сопротивляемость перегрузкам.
4. Такие электрические машины способны поддерживать постоянную скорость вращения, если уровень нагрузок не превышает допустимые пределы.

В любой бочке, есть ложка с дегтем. Синхронным электродвигателям присущи такие недостатки:

• сложная конструкция;
• затрудненный пуск в ход;
• довольно сложно изменять скорость вращения (посредством изменения значения частоты тока).

Сочетание всех этих особенностей делает синхронные двигатели невыгодными при мощностях до 100 Вт. А вот на более высоких уровнях производительности, синхронные машины показывают себя во всей красе.

Электродвигатели асинхронные переменного тока многополюсные

Электрические двигатели переменного тока выпускаются в двух вариантах. Существуют синхронные и асинхронные модели. Они различаются между собой по одному признаку: у изделий первого типа ротор вращается со скоростью, идентичной скорости изменения поля статора. У изделий второго типа скорость ротора отлична от скорости изменения статорного поля.

В устройствах, работающих от трехфазной сети, присутствует электромагнитная система, входящая в состав статора. Внутри корпуса находятся пластинки с пазами, в которых фиксируются обмотки. Количество фаз варьируется.

Сфера применения многополюсных двигателей

Двигатели взрывозащищенные наиболее часто используются для обеспечения промышленных процессов и стабильной работы разнообразного оборудования. Они просто незаменимы в тех сферах, где нет потребности в повышенных скоростях и изменении скоростного режима. Наибольшая скорость движка – 3 тысячи оборотов за минуту. Это не слишком большой показатель, однако, для большей части технических средств – достаточный.

Регуляция слабая, однако, при необходимости можно снизить степень напряжения, в таком случае скорость уменьшится. Если напряжение будет недостаточно высоким, увеличится отставание скорости работы подвижной части двигателя от скорости магнитного поля. Это может повлечь за собой перегрев, в результате механизм сгорит.

Старания специалистов помогли решить данную проблему. Теперь вопрос, связанный с регуляцией скорости, не стоит столько остро. Двигатели все чаще используют совместно с устройствами, обеспечивающими преобразование частоты. Они могут встраиваться в состав конструкции или использоваться отдельно для подачи напряжения.

На сегодняшний день трехфазные многополюсные двигатели получили широкое распространение. Они активно закупаются для целей народного хозяйства, где используются в качестве дополнения к оборудованию, специализированным станкам, автоматическим агрегатам и так далее. Их популярность объясняется несколькими причинами:

• лаконичностью конструкции;
• высокой степенью надежности;
• малой массой, что обеспечивает возможность легкого перемещения;
• простотой использования;
• удобными габаритами.

Оборудование нередко применяется в электроприводах разнообразных станков. Наиболее часто его применяют в качестве дополнения к агрегатам, используемым в сфере обработки металлов, подъемов грузов, переработке древесины. В ткацких станках двигатели просто незаменимы. Это же касается лифтов, насосных установок и даже тех приборов, которые используются в быту ежедневно.
Использование асинхронного двигателя обеспечивает сокращение потребления электрической энергии. Это помогает снизить расходы владельца.

Вентильные электродвигатели

9.3. Электродвигатели переменного тока – Энергетика: история, настоящее и будущее

9.3. Электродвигатели переменного тока

Поскольку направление вращения электродвигателя не зависит от направления доставляемого ему тока, то каждый электродвигатель можно приводить в движение и переменным током. Однако в этом случае значительно уменьшается его мощность. Причина этого заключается в том, что переменный ток, проходя по обмотке электромагнитов, создает в сплошных сердечниках так называемые токи Фуко, на образование которых уходит значительная часть доставляемой к двигателю электрической энергии. Кроме того, у двигателей постоянного тока энергия возбуждения электромагнитов расходуется только один раз в начале действия, после чего намагничивание сердечников остается неизменным. В двигателе же переменного тока сердечники перемагничиваются при каждой перемене направления тока, на что затрачивается часть энергии. Уменьшить потери от токов Фуко пытались, делая сердечник не сплошным, а состоящим из отдельных изолированных друг от друга металлических полос. Однако это не дало приемлемого результата, а практическое применение поначалу получили лишь синхронные двигатели переменного тока.

Особенность действия первых синхронных электродвигателей переменного тока состояла в том, что для поддержания вращения двигателя ему предварительно необходимо сообщить определенный вращательный момент, величина которого определялась частотой переменного тока. После этого переменный ток будет поддерживать частоту вращения двигателя, синхронную с частотой переменного тока. Если после этого придать двигателю тормозной момент, то в зависимости от величины этого момента вращение может либо восстановиться, либо постепенно затухнуть. Именно такой синхронный двигатель переменного тока «Ганца и К о» приведен на рис. 9.24.

Он состоит из кольцеобразного многополюсного магнита с изменяющимися под действием переменного тока полярностями, а также расположенного на оси вращающегося звездообразного электромагнита. Для возбуждения этого подвижного электромагнита рабочий переменный ток двигателя преобразуется в постоянный с помощью расположенного на оси специального коммутатора с токосъемными угольными щетками. В момент начального пуска такой двигатель приходит в действие как двигатель постоянного тока. И лишь при достижении им скорости, соответствующей синхронному ходу, начинает работать как синхронный двигатель переменного тока. Такая конструкция обеспечивала, по данным фирмы «Ганца и К о», коэффициент полезного действия до 80%, чего двигатели постоянного тока не достигали даже приблизительно. Кроме того, двигатель «Ганца и К о» не изменял своей скорости вращения при перемене нагрузки на валу, изменялась лишь величина потребляемого тока.

Рис. 9.24. Синхронный двигатель переменного тока «Ганца и Ко»

Тем не менее, таким синхронным двигателям переменного тока присущ тот недостаток, что синхронность хода должна быть установлена до принятия нагрузки, после чего двигатель готов начать работу. При значительных перегрузках синхронность хода нарушалась, вплоть до полной остановки двигателя, что весьма ограничивало область его применения.

В 1870 г. была разработана конструкция асинхронных двигателей переменного тока, лишенных вышеуказанного недостатка. Появление такого двигателя, еще называемого индукционным, позволило при наличии систем распределения и трансформации переменного тока необыкновенно расширить сферу практического применения электрической энергии. В очень упрощенном виде принцип действия индукционных двигателей переменного тока основан на эффекте возникновения вращающегося магнитного поля, получаемого от действия двух переменных токов, сдвинутых по фазе на 1/4 часть периода (рис. 9.25).

К открытию эффекта вращающегося магнитного поля в современном его понимании пришли независимо друг от друга итальянский ученый Галилео Феррарис и сербский ученый и изобретатель Николо Тесла. Способ получения вращающегося магнитного поля Феррарис нашел в 1885 году, а впервые сообщил о своем открытии в докладе Туринской академии наук в марте 1888 года. Двумя месяцами позже, в мае того же года, с изложением существа своих открытий в Американском институте инженеров-электриков выступил Тесла, хотя идея бесколлекторного электродвигателя переменного тока у него появилась ещё в 1882 году.

Николо Тесла (1856–1943) родился 10 июля 1856 года в селе Смиляны (ранее Австро-Венгрия, теперь Хорватия). В 1878 году окончил Политехнический институт в Граце и в 1880 году – Пражский университет. Работал инженером в Будапеште и Париже. Уехав в 1884 году в Нью-Йорк, Тесла организовал лабораторию и в 1888 году, исходя из принципа вращающегося магнитного поля, построил двухфазные генератор и электродвигатель переменного тока. В 1891 году сконструировал резонансный трансформатор трансформатор Тесла), позволяющий получать высокочастотные колебания напряжения, и первым указал на физиологическое воздействие токов высокой частоты. Он исследовал возможность беспроволочной передачи сигналов и энергии на значительные расстояния. В 1899 году публично продемонстрировал лампы и двигатели, работающие на высокочастотном токе без проводов. Построил радиостанцию в Колорадо и радиоантенну в Лонг-Айленде. Именем Теслы названа единица измерения плотности магнитного потока (магнитной индукции). 

Рис. 9.25. Эффект возникновения вращающегося магнитного поля от действия двух переменных токов, сдвинутых по фазе на 1/4 часть периода

Замечательным свойством двухфазных электрических машин (рис. 9.26) является возможность сообщить движение якорю без непосредственного подвода к нему переменного тока. Тем самым исчезает потребность в использовании скользящих контактов, коммутатора или коллектора. Фирма «Вестингауз», где работал Тесла, построила несколько станций по его системе. Наибольшей по масштабам была Ниагарская гидроэлектростанция, построенная в 1896 году, где были установлены такого рода двухфазные машины переменного тока. Однако экономические и технические трудности использования двухфазной системы привели через некоторое время к полной ее замене на трехфазную.

Недостатком электродвигателей Тесла было то, что они имели большое магнитное сопротивление и крайне неблагоприятное распределение намагничивающей силы вдоль воздушного зазора, что приводило к ухудшению характеристик машины. Неудачным оказался и выбор двухфазной системы токов из всех возможных многофазных систем. Встретившиеся экономические и технические трудности задерживали внедрение двухфазной системы в практику.

Рис. 9.26. Асинхронный электродвигатель переменного тока конструкции Тесла

Михаил Осипович Доливо-Добровольский (1862–1919), блестяще окончив курс Одесского реального училища, в 1880 году становится студентом Рижского политехнического института, решив посвятить себя деятельности инженера-механика. За участие в политических выступлениях студентов в марте 1881 года он был исключен из института без права поступления в какое-либо русское высшее учебное заведение. Электротехникой М.О. Доливо-Добровольский заинтересовался ещё в Рижском политехническом институте и при решении вопроса о продолжении своего обучения за пределами России он остановился на Дармштадтском высшем техническом училище. С осени 1881 г. по 1884 г. М.О. Доливо-Добровольский учился на машиностроительном факультете в Дармштадте, специально изучая электротехнику. Уже в ранних студенческих работах проявились выдающиеся инженерные способности ДоливоДобровольского. Он в совершенстве изучил постоянный ток и его применение и на последнем курсе в Дармштадте впервые предложил пусковую схему для шунтового двигателя постоянного тока, что оказало непосредственное и сильное влияние на развитие электрического привода на постоянном токе. В 1884 году, окончив с отличными оценками Дармштадтское высшее техническое училище, он поступил на работу конструктором на заводы электротехнической компании Т. Эдисона (впоследствии фирма AEG; с 1909 г. – директор этой фирмы). В 1887–1888 годах работал над усовершенствованием электромагнитных амперметров и вольтметров для измерения постоянного и переменного токов. Для различного рода измерительных приборов удачно применил принцип двигателя с вращающимся магнитным полем, создал приборы для устранения в телефонах помех от электрических сетей сильных токов, изобрел способ деления напряжения постоянного тока, основанный на применении неподвижной катушки индуктивности, которую назвал делителем напряжения. Последние годы своей жизни М.О. Доливо-Добровольский был занят мыслью о передаче энергии на большие расстояния. Свои взгляды по этому вопросу он изложил в обстоятельном докладе «О пределах возможности передачи энергии на расстояние переменным током». Смерть М.О. Доливо-Добровольского 15 ноября 1919 года прервала его работы в самом разгаре.

 

 

Рис. 9.27. Двигатель трехфазного переменного тока мощностью в 100 л.с. конструкции Доливо-Добровольского

 

Рис. 9.28. Отделение электродвигателей переменного тока на заводе Шуккерта в Нюрнберге

Более совершенной электрической системой оказалась трехфазная. Наибольшая заслуга среди ученых и инженеров разных стран (немец Ф. Хазельвандер, француз М. Депре, американец Ч. Бредли) принадлежит русскому электротехнику Михаилу Осиповичу ДоливоДобровольскому, сумевшему придать своим работам практический характер, создавшему трехфазные асинхронные двигатели, трансформаторы, разработавшему четырехи трехпроводную цепи. Его по праву считают основоположником трехфазных систем.

Доливо-Добровольский усовершенствовал двигатель Тесла, используя три сдвинутых по фазе переменных тока вместо двух. В 1888 году он построил первый трехфазный генератор переменного тока мощностью около 3 кВт, от которого привел в действие свой первый трехфазный двигатель со статором в виде кольца Грамма и ротором в виде сплошного медного цилиндра. Дальнейшие работы привели его к построению асинхронного трехфазного двигателя с ротором из литого железа с насаженным полым медным цилиндром. В 1889 году конструкция асинхронного электродвигателя была значительно улучшена применением ротора типа «беличьего колеса». Опытная установка такой машины поражала всех электротехников своими небольшими размерами при заданной мощности трехфазного электродвигателя. На рис. 9.27 показан двигатель трехфазного переменного тока мощностью в 100 л.с. конструкции ДоливоДобровольского.

Одновременно М.О. Доливо-Добровольский исследовал соединения звездой и треугольником, экспериментировал с токами различных напряжений и с машинами, имеющими разное число пар полюсов, разработал все элементы трехфазных цепей переменного тока: трансформаторы трехфазного тока (1890), пусковые реостаты, измерительные приборы, схемы включения генераторов и двигателей звездой и треугольником.

На рис. 9.28 приведен общий вид цеха по производству электродвигателей переменного тока на заводе Шуккерта в Нюрнберге. С изобретением трехфазной системы переменного тока такие электродвигатели в дальнейшем получили массовое распространение во всем мире.

Асинхронный электродвигатель постоянного тока 220В и 380В.

Электродвигатель – машина, преобразовывающая энергию электромагнитного поля во вращательное движение (электрический двигатель). Это, пожалуй, наиболее гениальное изобретение, позволившее человечеству сделать цивилизационный скачок в индустриальное общество. Коэффициент его полезного действия составляет 95-98 процентов.

Основа принципа действия

В основе принципа действия любого электрического двигателя лежит феномен электромагнитной индукции. Если скрутить любой проводник в кольцо и через него протащить магнит, то в нем возникнет электрический ток, направление течения которого будет противоположно движению магнита. Верно и обратное: прохождение электричества через проводник вызывает индуцирование ЭДС в металлическом стержне.

Этот эффект был открыт в 1832 году английским физиком Майклом Фарадеем, создавшим прибор, состоящий из постоянного магнита и бронзового диска, помещенного между его полюсами. При вращении диска с подключенных к нему проводов снималось небольшое напряжение и переменный ток большой силы. Поэтому диск Фарадея называют еще и униполярным генератором, который при всей архаичности конструкции до сих пор используется. Например, в установках ТОКАМАК для разогрева плазмы и рельсотронах – разновидности оружия.

Электрический двигатель постоянного тока

Если к диску Фарадея подключить гальваническую батарею, то он совершит один оборот – до того момента, как совпадут разноименные полюса – ее и магнита. Электродвигатель постоянного тока в своей работе использует эффект отталкивания одноименных полюсов магнита. Чтобы вращение стало непрерывным, на его роторе закреплено особое устройство (коллектор) – кольцо из металла, поделенное на сектора диэлектриком.

Питающее напряжение подводится к коллектору посредством скользящих контактов – щеток. Когда вал машины поворачивается, сектора коллектора меняются местами и полюса остаются разноименными. Поэтому вращение продолжается. Скорость вращения ротора машин постоянного тока зависит от количества обмоток на нем. Каждая из них представляет собой своеобразный диск Фарадея и подключена к своей паре пластин коллектора.

Если ее мощность электрической машины невелика, то статорные магниты делают из природного металла с соответствующими свойствами. В промышленных машинах постоянного тока используются электромагниты – катушки из проводников. Они питаются тем же напряжением, что и катушки ротора.

Двигатели переменного тока

Конструкция электродвигателя переменного потом электроэнергии выглядит как бы вывернутой наизнанку по отношению к машинам постоянного тока. Питающее напряжение в нем подводится к статорным обмоткам, а принцип действия основан не на отталкивании одноименных полюсов магнита, а на притягивании имеющих противоположный знак.

Магнитное поле статора машины переменного тока вращается. Этот феномен возникает в результате сложения векторов магнитной индукции нескольких переменных токов, фазы синусоид которых сдвинуты друг относительно друга на некоторый угол – 90⁰, если питание двухфазное, и 60⁰ при трехфазном напряжении. Величины углов объясняются просто: отдельная обмотка генератора переменного тока состоит из двух катушек, а на статоре они расположены диаметрально противоположно. Если поделить 360⁰ на четыре (две обмотки) или на шесть (три обмотки), то получим исходные значения.

Магнитное поле ротора индуцируется  энергией в статорных обмотках и имеет два свойства:

1. Оно противоположно статорному по знаку.
2. Отстает от статорного, поскольку на его индукцию требуется некоторое время, а сам ротор имеет физический вес и по этой причине обладает моментом инерции.

Полюса магнитного поля ротора стремятся притянуться к противоположным полюсам статорного, но эта своеобразная погоня никогда не может закончиться по двум причинам:

1. Линейная скорость ротора ниже из-за разницы в размерах.
2. Существуют потери энергии в воздушном зазоре между деталями машины.

Угол рассогласования между ротором и статором достигает 18⁰, из-за его наличия электродвигатели переменного электричества называют асинхронными.

Наиболее распространенной конструкцией является электрическая машина, обмотка ротора которой состоит из нескольких проводников, замкнутых двумя металлическими кольцами. По форме она похожа на так называемое беличье колесо. Таковы все общепромышленные электродвигатели. Они просты, но имеют неустранимый недостаток: большие пусковые токи, которые приводят к перегрузкам в сети и авариям.

Двигатели с фазным ротором запускаются плавно, без перегрузок, но они сложны и дороги. Применяются для обеспечения больших тяговых усилий. Например, в крановом оборудовании или на электротранспорте.

Видео – как работает Электродвигатель:

Как правильно эксплуатировать электродвигатель

Асинхронный электродвигатель на сегодня является наиболее широко используемым двигателем в промышленности и строительстве. Чтобы устройство было всегда в форме и не пришлось его отправлять на свалку в результате преждевременного износа, хорошие хозяева проявляют заботу о нём и эксплуатируют правильно. В этой статье мы обсудим, как правильно эксплуатировать электродвигатель во избежание возникновения неполадок при его работе.

Условия работы электрического двигателя

Электрический двигатель будет в полной мере соответствовать характеристикам, указанным в паспорте, если его, прежде всего, правильно установить и использовать. Условия обеспечения номинальных параметров двигателем следующие:

— колебания напряжения питающей сети электрического тока, к которой подключен агрегат, не должны превышать 5% от номинала;

— максимально допустимая температура воздуха, окружающего конструкцию, должна быть не более +350 С;

— во избежание перегрузки мотора необходимо следить за показаниями амперметра, не допуская увеличения силы тока более 5% от номинала;

— корпус устройства надежно следует заземлить и регулярно проверять сопротивления заземления;

— конструктивные элементы, изготовленные из коррозируемых материалов, необходимо покрыть краской. Коррозия всегда начинается на поверхности металла, а затем распространяется вглубь, ухудшая механические свойства материала;

— кабельные сети, по которым поступает питающее напряжение, следует надёжно изолировать и защитить от случайных механических повреждений. Подключение выполнить напрямую к контактным зажимам двигателя, находящимся в коробке.

Элементарные правила эксплуатации в отношении своего двигателя

Правильная эксплуатация электродвигателя обеспечивает его надёжную работу в течение всего установленного ресурса. До включения устройства в работу обязательно проверить:

– чистоту и отсутствие ненужных предметов на корпусе и рядом;

– состояние заземления;

– качество крепления статора.

Первый запуск электродвигателя лучше доверить специалисту, который будет обслуживать все движущиеся механизмы.

Рекомендации по эксплуатации асинхронных электродвигателей:

1. У работающего двигателя основные электрические и механические показатели должны быть следующими:

– температура нагрева статора не более 900 С;

– вибрация в пределах нормы, а именно в соответствии с количеством оборотов двигателя;

– вращение ротора бесшумное, без скачков;

– установленная заводом-изготовителем величина нагрузки;

– отсутствие искрения щёток у коллекторных двигателей.

1. Защита электрических цепей осуществляется плавкими вставками. Значение тока по номиналу пишется на вставке.

2. Аварийное отключение электродвигателя производится в следующих случаях:

– появился сильный запах горения, дым, искры, огонь;

– повышенный уровень вибрации, из-за которого возможно разрушение двигателя;

– выход из строя электропривода;

– резкое снижение оборотов и повышенный нагрев.

Владелец также обязан планировать профилактические ремонты, которые повышают надёжность оборудования.

Некоторые двигатели используются крайне редко. Как поступать в этом случае? Рекомендуется постоянно осматривать, проверять сопротивление изоляции и запускать устройства, что позволит при необходимости без промедления их использовать.

Вывод

Конструкция асинхронного электродвигателя простая и надёжная. И, если соблюдать правила эксплуатации, в том числе не превышать основные электрические и механические параметры, установленные изготовителем, то срок его службы можно будет увеличить.

Электродвигатели

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

Виды электродвигателей и их особенности

Экономичность и надежность оборудования напрямую зависят от электродвигателя, поэтому его выбор требует серьезного подхода.

Посредством электродвигателя электрическая энергия преобразуется в механическую. Мощность, количество оборотов в минуту, напряжение и тип питания являются основными показателями электродвигателей. Также, большое значение имеют массогабаритные и энергетические показатели.

Электродвигатели обладают большими преимуществами. Так, по сравнению с тепловыми двигателями сопоставимой мощности, по размеру электрические двигатели намного компактнее. Они прекрасно подходят для установки на небольших площадках, например в оборудовании трамваев, электровозов и на станках различного назначения.

При их использовании не выделяется пар и продукты распада, что обеспечивает экологическую чистоту. Электродвигатели делятся на двигатели постоянного и переменного тока, шаговые электродвигатели, серводвигатели и линейные.

Электродвигатели переменного тока, в свою очередь, подразделяются на синхронные и асинхронные.
 

Электродвигатели постоянного тока

Используются для создания регулируемых электроприводов с высокими динамическими и эксплуатационными показателями. К таким показателям относятся высокая равномерность вращения и перезагрузочная способность. Их используют для комплектации бумагоделательных, красильно-отделочных и подъемно-транспортных машин, для полимерного оборудования, буровых станков и вспомогательных агрегатов экскаваторов. Часто они применяются для оснащения всех видов электротранспорта.
 

Электродвигатели переменного тока

Пользуются более высоким спросом, чем двигатели постоянного тока. Их часто используют в быту и в промышленности. Их производство намного дешевле, конструкция проще и надежнее, а эксплуатация достаточно проста. Практически вся домашняя бытовая техника оборудована электродвигателями переменного тока. Их используют в стиральных машинах, кухонных вытяжных устройствах и т.д. В крупной промышленности с их помощью приводится в движение станковое оборудование, лебедки для перемещения тяжелого груза, компрессоры, гидравлические и пневматические насосы и промышленные вентиляторы.
 

Шаговые электродвигатели

Действуют по принципу преобразования электрических импульсов в механическое перемещение дискретного характера. Большинство офисной и компьютерной техники оборудовано ими. Такие двигатели очень малы, но высокопродуктивны. Иногда и востребованы в отдельных отраслях промышленности.
 

Серводвигатели

Относятся к двигателям постоянного тока. Они высокотехнологичны. Их работа осуществляется посредством использования отрицательной обратной связи. Такой двигатель отличается особой мощностью и способен развивать высокую скорость вращения вала, регулировка которого осуществляется с помощью компьютерного обеспечения. Такая функция делает его востребованным при оборудовании поточных линий и в современных промышленных станках.
 

Линейные электродвигатели

Обладают уникальной способностью прямолинейного перемещения ротора и статора относительно друг друга. Такие двигатели незаменимы для работы механизмов, действие которых основано на поступательном и возвратно-поступательном движении рабочих органов. Использование линейного электродвигателя способно повысить надежность и экономичность механизма благодаря тому, что значительно упрощает его деятельность и почти полностью исключает механическую передачу.
 

Синхронные двигатели

Являются разновидностью электродвигателей переменного тока. Частота вращения их ротора равняется частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре. Их используют для компрессоров, крупных вентиляторов, насосов и генераторов постоянного тока, так как они работают с постоянной скоростью.
 

Асинхронные двигатели

Также, относятся к категории электродвигателей переменного тока. Частота вращения их ротора отличается от частоты вращения магнитного поля, которое создается током обмотки статора. Асинхронные двигатели разделяются на два типа, в зависимости от конструкции ротора: с короткозамкнутым ротором и фазным ротором. Конструкция статора в обоих видах одинакова, различие только в обмотке.

Электродвигатели незаменимы в современном мире. Благодаря им значительно облегчается работа людей. Их использование помогает снизить затрату человеческих сил и сделать повседневную жизнь намного комфортнее.

Как работают двигатели переменного тока?

Двигатели переменного тока – это электродвигатели, приводимые в действие переменным током (AC). Двигатели переменного тока широко используются в промышленности, в первую очередь из-за их высокого КПД и их способности создавать постоянный крутящий момент до номинальной скорости.

Типы двигателей переменного тока

Два наиболее широко используемых типа двигателей переменного тока – это асинхронные двигатели и синхронные двигатели.

Трехфазный асинхронный двигатель переменного тока повышенной эффективности IronHorse®

Как работают электродвигатели переменного тока

Двумя основными частями двигателя переменного тока являются статор (неподвижный внешний барабан) и ротор; вращающаяся внутренняя часть двигателя, которая прикреплена к валу двигателя (и приводит в движение). И статор, и ротор создают вращающиеся магнитные поля. В обмотках статора это вращающееся поле обеспечивается синусоидальной природой переменного тока. В роторе магнитное поле создается постоянными магнитами, реактивным сопротивлением или дополнительными электрическими обмотками.

Синхронные двигатели работают синхронно с частотой питающего тока, поскольку их роторы имеют либо постоянные магниты, либо электромагниты, генерирующие вращающееся электромагнитное поле.

В асинхронном двигателе магнитное поле в обмотках ротора «индуцируется» магнитным полем статора. Чтобы эта индукция создавала крутящий момент, скорость поля ротора должна отставать от поля магнитного поля статора. Этот дифференциал скоростей известен как «скольжение» и является причиной того, что асинхронные двигатели будут иметь номинальное число оборотов, указанное на паспортной табличке, примерно на 5% меньше, чем их синхронная скорость. Например, модель Ironhorse MTRP-001-3DB18 (1 л.с., трехфазный, четырехполюсный, асинхронный двигатель переменного тока) имеет номинальную синхронную скорость 1800 об / мин (при условии мощности 60 Гц), но номинальная частота вращения на паспортной табличке составляет 1760.Этот вал двигателя будет вращаться со скоростью 1760 об / мин при питании «поперек линии» с трехфазным питанием 60 Гц по стандарту США.

Отличия от двигателей постоянного тока

Промышленные двигатели постоянного тока исторически были щеточными. Двигатели постоянного тока со щетками и коммутаторами имеют ряд недостатков по сравнению с двигателями переменного тока: дополнительное обслуживание (замена щеток), ограниченные диапазоны скоростей и общий ожидаемый срок службы меньше. Асинхронные двигатели переменного тока не имеют щеток и имеют гораздо более длительный срок службы.

Скорость двигателя постоянного тока регулируется путем изменения тока якоря, в то время как управление скоростью двигателя переменного тока достигается путем изменения частоты переменного тока, часто с помощью частотно-регулируемого привода (VFD).

Бесщеточные двигатели постоянного тока

стали доступны в течение последних нескольких десятилетий, в первую очередь в результате появления полупроводниковых схем управления, необходимых для их работы, а также наличия высококачественных постоянных магнитов. Бесщеточные двигатели постоянного тока не требуют щеток или физического коммутатора и, следовательно, имеют увеличенный срок службы.Они также преодолевают ограничения скорости щеточных версий.

Управление двигателем переменного тока

Когда требуется простое включение / выключение, часто используются контакторы или ручные пускатели двигателей. Контакторы (большие трехфазные реле) позволяют ПЛК или другому контроллеру переключать питание на двигатель переменного тока. Реверсивные пускатели двигателей представляют собой специализированные версии с двумя контакторами, подключенными таким образом, что они также позволяют изменять направление вращения вала двигателя. Ручные пускатели двигателей включают ручку с ручным управлением, которая позволяет оператору переключать мощность.Все эти типы известны как «поперечное» управление – двигатель подключается непосредственно к «линии» входящего питания (через контактор или пускатель двигателя).

Устройства плавного пуска

Устройства плавного пуска

представляют собой более сложные средства управления двигателем, которые позволяют использовать линейные изменения ускорения и замедления для более плавной остановки и запуска двигателей, чем это возможно при поперечном управлении. В устройствах плавного пуска обычно используются кремниевые управляющие выпрямители (управление тиристором) для постепенного увеличения или уменьшения угла зажигания для медленного увеличения или уменьшения количества используемой энергии и обеспечения более плавного пуска или замедления по сравнению с пускателем двигателя, подключенным к сети. .Устройства плавного пуска снижают износ двигателя и любых подключенных механических устройств, а также значительно снижают пусковой ток, необходимый для запуска двигателя. Для больших двигателей это может иметь серьезные последствия для снижения затрат на коммунальные услуги.

Регулятор скорости (ЧРП)

Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока иногда получают питание от частотно-регулируемых приводов (ЧРП), которые, как следует из их названия, изменяют частоту мощности, подаваемой на двигатель, для изменения скорости двигателя.Эти устройства принимают стандартную входную мощность 60 Гц (одно- или трехфазную), преобразуют ее в постоянный ток, а затем используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для создания моделируемой мощности переменного тока любой частоты, необходимой для вращения двигателя с заданной скоростью. Подробнее о VFD здесь.

Однофазный режим

Также доступны однофазные асинхронные двигатели переменного тока. Эти двигатели требуют специальной схемы для запуска (пусковые конденсаторы и центробежные переключатели), но работают так же, как их трехфазные аналоги, когда они вращаются.Однофазные асинхронные двигатели переменного тока несовместимы с частотно-регулируемыми приводами и могут привести к более высоким расходам на коммунальные услуги из-за своей несбалансированной нагрузки в электросети.

Как указать двигатели переменного тока

Если вы указываете двигатель для нового приложения – начните с определения необходимого напряжения, скорости и мощности, а также типа приложения, как подробно описано в этой статье.

Если вы заменяете двигатель надлежащего размера в существующем приложении, вы можете найти всю необходимую информацию на паспортной табличке существующего двигателя.См. Этот информационный документ «Важные соображения по замене и определению размеров электродвигателей переменного тока», чтобы узнать, как определить, перематывать или заменять электродвигатель, и как найти электродвигатель подходящего размера для вашего применения.

В дополнение к стандартным спецификациям для скорости двигателя, мощности и рабочего напряжения разработчики должны также учитывать конструкцию NEMA (соотношение скорость-крутящий момент-проскальзывание), тип корпуса и условия охлаждения (если таковые имеются), размер корпуса и варианты монтажа. Вот несколько рекомендаций:

Классификация проектов NEMA

Существует четыре различных проектных классификации NEMA по скорости, крутящему моменту и скольжению, которые помогают определить пригодность для различных приложений:

• NEMA, конструкция A; подходит для широкого спектра применений – например, для вентиляторов и насосов.Двигатели имеют максимальное скольжение 5%, пусковой ток от высокого до среднего, нормальный момент заторможенного ротора и нормальный момент пробоя.
• NEMA дизайн B; предназначен для широкого спектра применений с нормальным пусковым моментом (вентиляторы, нагнетатели и насосы). Двигатели имеют максимальное скольжение 5%, низкий пусковой ток, высокий крутящий момент заблокированного ротора и нормальный момент пробоя.
• NEMA, дизайн C; предназначен для оборудования с высокоинерционным пуском – например, поршневых насосов прямого вытеснения. Двигатели имеют максимальное скольжение 5%, низкий пусковой ток, высокий крутящий момент заблокированного ротора и нормальный момент пробоя.
• NEMA дизайн D; предназначен для оборудования с очень большим моментом инерции пусков (краны, подъемники и т. д.). Двигатели имеют максимальное скольжение 5-13%, низкий пусковой ток и очень высокий крутящий момент заблокированного ротора.

Тип корпуса и охлаждение

Распространенные типы корпусов включают защиту от капель (DP), полностью закрытые с вентиляторным охлаждением (TEFC) и полностью закрытые без вентиляции (TENV).

• Каплестойкие двигатели – это двигатели с открытой рамой, предназначенные для внутреннего применения в чистой окружающей среде.Вентиляционные отверстия предназначены для предотвращения попадания падающих твердых частиц и жидкостей.
Двигатели
• TEFC имеют вентилятор, прикрепленный к задней части вала двигателя, чтобы помочь охладить двигатель. Несмотря на то, что в корпусе двигателя нет вентиляционных отверстий, корпус не герметичен для воздуха или жидкости. Хотя двигатель TEFC может работать при более высокой температуре окружающей среды, будьте осторожны на низких скоростях (под управлением VFD), поскольку охлаждающий вентилятор прикреплен к валу двигателя, и ему может потребоваться определенная минимальная скорость для эффективного охлаждения двигателя.
Двигатели
• TENV также не имеют вентиляции, но корпус не герметичен для воздуха или жидкости.

Дополнительные классификации включают двигатели, рассчитанные на промывку (TEWD), взрывозащищенные двигатели (XPRF) и двигатели, предназначенные для использования во взрывоопасных зонах (HAZ).

Размер рамы и установка

Большинство двигателей переменного тока сегодня построено для определенных размеров NEMA. В небольших диапазонах мощности многие двигатели доступны в размере корпуса «NEMA 56C». «56» относится к размерам корпуса двигателя. «C» обозначает двигатель, устанавливаемый на поверхность «C» (фланец).Это самый популярный тип двигателя с торцевым креплением, который имеет особую схему расположения болтов на конце вала, позволяющую производить монтаж. Важнейшими размерами двигателей с C-образной гранью являются окружность болта, диаметр приводного устройства и размер вала. Двигатели с фланцем C всегда имеют резьбовые монтажные отверстия на лицевой стороне двигателя. Многие двигатели предлагаются как с вариантами монтажа C-Face, так и с жесткой или съемной монтажной базой. По мере увеличения мощности используется ряд различных обозначений Т-образной рамы для обозначения стандартных размеров NEMA.

Для VFD или нет для VFD

Если вы планируете использовать асинхронный двигатель переменного тока с частотно-регулируемым приводом (VFD) – существует ряд дополнительных соображений, ознакомьтесь с нашей статьей «В VFD или нет в VFD».

Для получения дополнительной информации о спецификациях и размерах двигателей всех типов щелкните здесь.

Что такое двигатель переменного тока? Определение и типы

Определение: Двигатель, преобразующий переменный ток в механическую энергию с помощью явления электромагнитной индукции, называется двигателем переменного тока.Этот двигатель приводится в действие переменным током. Статор и ротор – две наиболее важные части двигателей переменного тока. Статор – это неподвижная часть двигателя, а ротор – это вращающаяся часть двигателя. Двигатель переменного тока может быть однофазным или трехфазным.

Трехфазные двигатели переменного тока в основном применяются в промышленности для массового преобразования энергии из электрической в ​​механическую. Для преобразования малой мощности в основном используются однофазные двигатели переменного тока. Однофазные двигатели переменного тока почти небольшие по размеру и обеспечивают множество услуг в доме, офисе, на предприятиях, на заводах и т.Почти все бытовые приборы, такие как холодильники, вентиляторы, стиральные машины, фены, миксеры и т. Д., Используют однофазный двигатель переменного тока.

Электродвигатели переменного тока в основном подразделяются на два типа. Это синхронный двигатель и асинхронный двигатель.

Синхронный двигатель

Двигатель, который преобразует электрическую мощность переменного тока в механическую энергию и работает только с синхронной скоростью, известен как синхронный двигатель.

Принцип работы синхронного двигателя

Когда питание подается на синхронный двигатель, создается вращающееся поле.Это поле пытается увлечь за собой ротор, но не может этого сделать из-за инерции ротора. Следовательно, пусковой крутящий момент не создается. Таким образом, синхронный двигатель по своей сути не запускается автоматически.

Асинхронный двигатель или асинхронный двигатель

Машина, которая преобразует электрическую энергию переменного тока в механическую с помощью явления электромагнитной индукции, называемого асинхронным двигателем. Асинхронные двигатели в основном подразделяются на два типа: однофазные асинхронные двигатели и трехфазные асинхронные двигатели.

Принцип работы асинхронного двигателя

В индукционной машине обмотка якоря служит одновременно обмоткой якоря и обмоткой возбуждения. Когда обмотки статора подключены к питающему переменному току, в воздушном зазоре создается поток. Поток вращается с фиксированной скоростью, называемой синхронной скоростью. Этот вращающийся поток индуцирует напряжения в статоре и обмотке ротора. Если цепь ротора замкнута, ток течет через обмотку ротора и вступает в реакцию с вращающимся потоком, создавая крутящий момент.В установившемся режиме ротор вращается со скоростью, очень близкой к синхронной.

Двигатель переменного тока

– обзор

9.1 ВВЕДЕНИЕ

Двигатели переменного тока

в настоящее время преобладают в приводах с регулируемой скоростью примерно на 75% всех рынков. По сути, отсутствие механического коммутатора отличает двигатели постоянного и переменного тока от регулируемой скорости.

В общем, приводы двигателей переменного тока могут использоваться без ограничений в химически агрессивных и летучих средах.

Преимущество довольно простого управления силовой электроникой двигателей постоянного тока в двухквадрантных приложениях практически теряется в четырехквадрантном режиме.

Превосходная плотность крутящего момента, диапазон скоростей и надежность двигателей переменного тока оплачиваются в приводах с регулируемой скоростью за счет более сложных систем управления. Энергоэффективное регулирование в широком диапазоне скоростей с двигателями переменного тока может осуществляться только через согласованные изменения частоты и напряжения. Более того, для быстрого управления крутящим моментом, необходимого в высокопроизводительных приводах переменного тока, необходимо выполнять независимое управление током магнитного потока и виртуальными составляющими тока статора по крутящему моменту.Поскольку изменение потока обычно происходит медленно, ток потока, как правило, поддерживается постоянным. Мы получаем только изменение крутящего момента для изменения крутящего момента, как в двигателе постоянного тока с раздельным возбуждением.

Это независимое управление магнитным потоком и крутящим моментом называется векторным (или ориентационным) управлением [1]. Векторное управление в приводах переменного тока к настоящему времени превратилось в зрелую технологию с значительными рынками.

Эквивалентно быстрый и устойчивый переходный отклик крутящего момента может быть получен с помощью других нелинейных преобразований переменных двигателя, чтобы снова получить разделенное управление потоком и токами крутящего момента.Это новое поколение методов, известное как управление линеаризацией с обратной связью или управление развязкой ввода-вывода [2], все еще находится на лабораторной стадии.

Как векторное управление (или управление ориентацией поля), так и управление линеаризацией с обратной связью, как правило, требуют большого объема вычислений в реальном времени, если необходимо обеспечить скорость, надежность и точность отклика крутящего момента.

В поисках более простой и надежной системы управления, способной сохранять высокие характеристики, родился метод прямого управления крутящим моментом и магнитным потоком (DTFC).Принцип DTFC для асинхронных двигателей был введен в 1985–1986 гг. [3,4] и обобщен для всех приводов переменного тока в 1988 г. [5]. К 1995 году DTFC (как DTC) для асинхронных двигателей вышла на рынок [6] и теперь используется от 2 кВт до 2 МВт, при этом контроллер в основном реализован на том же оборудовании и с использованием того же программного обеспечения.

Как и ожидалось, литература по DTFC растет день ото дня, в то время как непрерывные улучшения ориентированного на поля контроля также производятся [7–28].

Как известно сегодня, приводы переменного тока производятся с управлением через меню, как с датчиками движения (положения или скорости), так и без них.Чтобы сократить презентацию, мы будем иметь дело непосредственно с теми, у кого отсутствуют датчики движения, поскольку приводы с датчиками движения являются частным случаем первых.

Сначала мы познакомим вас с принципами DTFC как для асинхронных, так и для синхронных двигателей. В дальнейшем реализация DTFC для индукционных, синхронных с постоянным магнитом, синхронных с реактивным сопротивлением и синхронных двигателей большой мощности (с электромагнитным возбуждением) рассматривается отдельно.

Представлены базовые и уточненные (с добавлением пространственно-векторной модуляции) решения.Математические выводы сведены к минимуму, в то время как концепции, диаграммы сигналов потоков и результаты даны подробно.

Высокие темпы лабораторных разработок DTFC для синхронных двигателей предполагают его скорое внедрение в промышленности.

Кроме того, асинхронные двигатели DTFC, которые в настоящее время производятся лишь несколькими производителями, вероятно, будут распространены среди нескольких производителей, учитывая проверенные сейчас преимущества этой новой технологии. Ожидается, что управление ориентацией поля и DTFC будут непосредственными конкурентами на будущем рынке высокопроизводительных приводов переменного тока.

Асинхронные двигатели и мотор-редукторы переменного тока

Однофазные асинхронные двигатели и мотор-редукторы переменного тока

Асинхронные двигатели

переменного тока оптимальны для однонаправленной и непрерывной работы, например, для конвейерных систем. Все, что вам нужно, это подключить конденсатор и подключить двигатель к источнику питания переменного тока, и двигателем будет легко управлять.

• 1 Вт (1/750 л.с.) до 400 Вт (1/2 л.с.)
• Мотор-редукторы с параллельным валом, прямоугольным сплошным валом и прямоугольным полым валом
  • Доступны выходные валы из нержавеющей стали
• Круглый вал (без шестерни) Типы
• Электромагнитный тормоз доступен
• Однофазный 110/115 В переменного тока или однофазный 220-230 В переменного тока

Трехфазные асинхронные двигатели и мотор-редукторы переменного тока

Асинхронные двигатели

переменного тока оптимальны для однонаправленной и непрерывной работы, например, для конвейерных систем.Все, что вам нужно, это подключить двигатель к источнику питания переменного тока, и им можно будет легко управлять.

• 6 Вт (1/125 л.с.) до 3 л.с.
• Мотор-редукторы с параллельным валом, прямоугольным сплошным валом и прямоугольным полым валом
  • Доступны мотор-редукторы h2, совместимые с пищевой консистентной смазкой
• Круглый вал (без шестерни) Типы
• Электромагнитный тормоз доступен
• Трехфазный 200-230 В переменного тока или трехфазный 208/230/460 В переменного тока
• Инверторы продаются отдельно

Асинхронные двигатели переменного тока и мотор-редукторы

На следующем рисунке показана конструкция асинхронного двигателя переменного тока.

1. Фланцевый кронштейн Кронштейн из литого под давлением алюминия с механической обработкой, запрессованный в корпус двигателя

2. Статор Состоит из сердечника статора из электромагнитных стальных пластин, медной катушки с полиэфирным покрытием и изоляционной пленки

3. Корпус двигателя Литой под давлением алюминий с механической обработкой внутри

4. Ротор Пластины из электромагнитной стали из литого под давлением алюминия

5.Выходной вал Доступен с круглым валом и валом-шестерней. В валу используется металл S45C. Вал с круглым валом имеет плоский вал (выходная мощность 25 Вт 1/30 л.с. и более), а вал шестерни подвергается прецизионной чистовой обработке.

6. Подшипник шариковый

7. Выводные провода Выводные провода с термостойким полиэтиленовым покрытием

8. Покраска Запеченная акриловая или меламиновая смола

Скорость – крутящий момент асинхронных двигателей

На рисунке ниже показаны характеристики скорости – момента асинхронных двигателей.

Без нагрузки двигатель вращается со скоростью, близкой к синхронной. По мере увеличения нагрузки скорость двигателя падает до уровня (P), при котором достигается баланс между нагрузкой и крутящим моментом двигателя (Tp). Если нагрузка увеличивается и достигает точки M, двигатель не может создавать больший крутящий момент и останавливается в точке R. Другими словами, двигатель может работать в стабильном диапазоне между M и O, тогда как диапазон между R и M подвержен нестабильности.

Асинхронные двигатели

выпускаются двух типов: однофазные (конденсаторные) и трехфазные асинхронные двигатели.У однофазного двигателя пусковой крутящий момент обычно меньше рабочего крутящего момента, в то время как трехфазный двигатель имеет относительно больший пусковой крутящий момент.

Крутящий момент двигателя изменяется пропорционально примерно вдвое большему напряжению источника питания. Например, если 110 В подается на двигатель с номинальным напряжением 100 В, крутящий момент, создаваемый двигателем, увеличивается примерно до 120%. В этом случае температура двигателя повысится и может превысить допустимый диапазон.Если на тот же двигатель подается 90 В, крутящий момент, создаваемый двигателем, уменьшается примерно до 80%. В этом случае двигатель может не работать с автоматическим оборудованием должным образом. По указанным выше причинам напряжение источника питания должно поддерживаться в пределах ± 10% от номинального напряжения. В противном случае, когда напряжение источника питания колеблется за пределами вышеупомянутого диапазона, температура двигателя может вырасти за пределы допустимого диапазона или крутящий момент двигателя может упасть, и тем самым сделать работу оборудования нестабильной.

Двигатели переменного тока и мотор-редукторы

Двигатели

переменного тока и мотор-редукторы включают однофазные двигатели, используемые с однофазным источником питания переменного тока, и трехфазные двигатели, используемые с трехфазным источником питания переменного тока. Однофазный двигатель может работать, просто подключив его к однофазному источнику питания через поставляемый конденсатор. Трехфазный двигатель не требует конденсатора. Все, что вам нужно, это подключить двигатель напрямую к трехфазному источнику переменного тока.

Oriental Motor предлагает широкий ассортимент двигателей переменного тока и мотор-редукторов

• Имеются двигатели переменного тока с постоянной скоростью или с регулировкой скорости
• Однофазные или трехфазные типы
• Опции редуктора и электромагнитного тормоза

Подробнее…

Двигатели переменного тока с постоянной скоростью и мотор-редукторы

Двигатели переменного тока и мотор-редукторы включают однофазные двигатели, используемые с однофазным источником питания переменного тока, и трехфазные двигатели, используемые с трехфазным источником питания переменного тока. Однофазный двигатель может работать, просто подключив его к однофазному источнику питания через поставляемый конденсатор. Трехфазный двигатель не требует конденсатора. Все, что вам нужно, это подключить двигатель напрямую к трехфазному источнику переменного тока.

• 1 Вт (1/750 л.с.) до 3 л.с.
• Параллельный вал, прямоугольный цельный и полый вал или круглый вал (без шестерни)
• Однофазное или трехфазное напряжение переменного тока

Двигатели переменного тока с регулировкой скорости и мотор-редукторы

Двигатели с регулировкой скорости переменного тока и мотор-редукторы позволяют изменять скорость двигателя. Путем комбинирования двигателя переменного тока со специальной схемой управления можно изменять скорость.Доступен широкий ассортимент двигателей переменного тока и мотор-редукторов, которые можно легко использовать для управления скоростью.

• 6 Вт (1/125 л.с.) до 3 л.с.
• Замкнутый контур или инвертор / ЧРП
• Однофазное или трехфазное напряжение переменного тока

Редукторы скорости NEMA C-Face

Шестерни в этих редукторах NEMA C-Face отличаются высокой прочностью, не требуют технического обслуживания и могут устанавливаться в любом направлении с помощью конструкции с кольцевым уплотнением с проскальзыванием.Доступны варианты с низким и высоким передаточным числом, с фланцевым креплением или на лапах, под прямым углом или с полым валом под прямым углом. Подходит для двигателей переменного тока NEMA C-Face, бесщеточных двигателей постоянного тока и щеточных двигателей постоянного тока.

• Для двигателей от 1/2 до 3 л.с.
• Входные фланцы NEMA 56C, 140TC и 180TC
• Рядный редуктор с косозубой передачей
• Угловой редуктор с гипоидным редуктором

Характеристики и типы мотор-редукторов переменного тока

Двигатели с постоянной скоростью бывают различных типов, как показано ниже.Выбирайте из широкого ассортимента продукции в зависимости от области применения, требуемых функций, мощности и т. Д.

Частота источника питания определяет скорость

Базовая скорость (синхронная скорость) стандартного двигателя переменного тока определяется частотой источника питания и количеством полюсов. Многие из наших стандартных двигателей переменного тока имеют четыре полюса, поэтому их синхронная скорость следующая:

• 50 Гц: 1500 об / мин
• 60 Гц: 1800 об / мин

Фактическая скорость зависит от момента нагрузки.

У наших двигателей скорость примерно находится в следующих диапазонах при крутящем моменте нагрузки, эквивалентном номинальному крутящему моменту:

• 50 Гц: от 1200 до 1300 об / мин
• 60 Гц: от 1450 до 1600 об / мин

Номинальная скорость наших стандартных двигателей переменного тока установлена ​​в указанных выше диапазонах и указана в технических характеристиках каждого двигателя. Для более точного расчета скорости машины используйте номинальную скорость в качестве справочной.

Частота источника питания варьируется от региона к региону.В случае использования автоматизированного оборудования в разных регионах измените передаточное число редуктора или примите соответствующие меры для получения желаемой скорости.

Асинхронные двигатели

Эти двигатели могут легко работать от источника переменного тока. Доступны однофазные и трехфазные двигатели.

Реверсивные двигатели

Эти однофазные двигатели переменного тока, генерирующие больший пусковой момент и оснащенные встроенным фрикционным тормозом, позволяют мгновенно переключать направление вращения.

Тип электромагнитного тормоза (асинхронный или реверсивный двигатель)

В этих двигателях переменного тока используется электромагнитный тормоз, активируемый при отключении питания, который удерживает нагрузку в нужном положении при отключении питания.

Промывочные двигатели

Мотор-редукторы переменного тока с отличной водонепроницаемой и пыленепроницаемой структурой. Эти двигатели переменного тока соответствуют стандарту IEC IP67 или IP65.

Моментальные двигатели

Специальный ротор используется для обеспечения большого пускового момента и наклонных характеристик (крутящий момент максимален при нулевой скорости и постепенно уменьшается с увеличением скорости).Крутящий момент можно изменить, изменив приложенное напряжение.

Низкооборотные синхронные двигатели

Использует тот же статор и ротор, что и в шаговых двигателях. Двигатель обладает превосходными характеристиками пуска, останова и реверса, а также синхронной работой.

Двигатели переменного тока с регулировкой скорости

В двигателях

с регулировкой скорости переменного тока используется система управления с обратной связью от встроенного тахогенератора.

Введение в двигатели переменного тока | Двигатели переменного тока

После введения Эдисоном в США системы распределения электроэнергии постоянного тока начался постепенный переход к более экономичной системе переменного тока. Освещение работало как на переменном, так и на постоянном токе.

Передача электроэнергии на большие расстояния с меньшими потерями с помощью переменного тока. Однако у двигателей была проблема с переменным током. Первоначально двигатели переменного тока были сконструированы как двигатели постоянного тока, но возникли многочисленные проблемы из-за изменения магнитных полей.

Схема семейства электродвигателей переменного тока

Чарльз П. Стейнмец внес свой вклад в решение этих проблем, рассмотрев гистерезисные потери в железной арматуре. Никола Тесла представил совершенно новый тип двигателя, когда он представил вращающуюся турбину, вращающуюся не водой или паром, а вращающимся магнитным полем.

Его новый тип двигателя, асинхронный двигатель переменного тока, по сей день является рабочей лошадкой в ​​отрасли.Его прочность и простота обеспечивают долгий срок службы, высокую надежность и низкие эксплуатационные расходы.

Тем не менее, небольшие щеточные электродвигатели переменного тока, аналогичные разнообразным электродвигателям постоянного тока, используются в небольших приборах наряду с небольшими асинхронными электродвигателями Tesla. Выше одной лошадиной силы (750 Вт) царит мотор Tesla.

Современные твердотельные электронные схемы приводят в действие бесщеточные двигатели постоянного тока с сигналами переменного тока, генерируемыми от источника постоянного тока. Бесщеточный электродвигатель постоянного тока, фактически электродвигатель переменного тока, заменяет обычный щеточный электродвигатель постоянного тока во многих приложениях.И шаговый двигатель , цифровая версия двигателя, приводится в действие прямоугольными волнами переменного тока, опять же, генерируемыми твердотельной схемой.

На рисунке выше показано генеалогическое древо двигателей переменного тока, описанных в этой главе.

Круизные лайнеры и другие крупные суда заменяют карданные валы с редукторами большими многомегаваттными генераторами и двигателями. Так было с тепловозами меньшего масштаба в течение многих лет.

Диаграмма уровня системы двигателя

На системном уровне (рисунок выше) двигатель потребляет электрическую энергию в виде разности потенциалов и тока, преобразуя ее в механическую работу.К сожалению, электродвигатели не на 100% эффективны. Часть электроэнергии теряется на тепло, другой вид энергии, из-за потерь I2R (также называемых потерями в меди) в обмотках двигателя.

Тепло – нежелательный побочный продукт этого преобразования. Его необходимо снимать с двигателя, так как это может отрицательно сказаться на долговечности. Таким образом, одна из целей – максимизировать КПД двигателя, уменьшая тепловые потери. Двигатели переменного тока также имеют некоторые потери, с которыми не сталкиваются двигатели постоянного тока: гистерезис и вихревые токи.

Гистерезис и вихревые токи

Первые разработчики двигателей переменного тока столкнулись с проблемами, связанными с потерями, характерными для магнитов переменного тока.Эти проблемы возникли при адаптации двигателей постоянного тока к работе переменного тока. Хотя немногие двигатели переменного тока сегодня имеют какое-либо сходство с двигателями постоянного тока, эти проблемы необходимо было решить, прежде чем двигатели переменного тока любого типа могли быть должным образом спроектированы.

Сердечники ротора и статора двигателей переменного тока состоят из пакета изолированных пластин. Пластины покрываются изоляционным лаком перед штабелированием и скреплением болтами до окончательной формы. Вихревые токи сводятся к минимуму за счет разрыва потенциальной проводящей петли на меньшие сегменты с меньшими потерями.(Рисунок ниже)

Токовые петли выглядят как закороченные вторичные витки трансформатора. Тонкие изолированные пластинки разрывают эти петли. Кроме того, кремний (полупроводник), добавленный в сплав, используемый в пластинах, увеличивает электрическое сопротивление, что снижает величину вихревых токов.

Вихревые токи в железных сердечниках

Если пластинки изготовлены из стали с ориентированной зернистой структурой из кремниевого сплава, потери на гистерезис минимизируются.Магнитный гистерезис – это отставание напряженности магнитного поля по сравнению с силой намагничивания. Если гвоздь из мягкого железа временно намагничивается соленоидом, можно ожидать, что гвоздь потеряет магнитное поле, как только соленоид будет обесточен. Однако небольшая величина остаточной намагниченности , B _R из-за гистерезиса остается (рисунок ниже).

Переменный ток должен затратить энергию, -H _C , коэрцитивную силу , на преодоление этой остаточной намагниченности, прежде чем он сможет намагнитить сердечник обратно до нуля, не говоря уже о противоположном направлении.

Потеря гистерезиса возникает каждый раз, когда меняется полярность переменного тока. Потери пропорциональны площади, ограниченной петлей гистерезиса на кривой B-H. «Мягкие» сплавы железа имеют меньшие потери, чем «твердые» сплавы из высокоуглеродистой стали. Сталь с ориентированным зерном кремния, 4% кремния, прокатанная для преимущественной ориентации зерна или кристаллической структуры, имеет еще более низкие потери.

Кривые гистерезиса для сплавов с низкими и высокими потерями

После того, как закон гистерезиса Штейнмеца смог предсказать потери в сердечнике в железе, стало возможным проектировать двигатели переменного тока, которые работали в соответствии с проектом.Это было похоже на возможность заранее спроектировать мост, который не рухнет, как только он будет построен.

Эти знания о вихревых токах и гистерезисе были впервые применены для создания коллекторных двигателей переменного тока, аналогичных их аналогам постоянного тока. Сегодня это лишь небольшая категория двигателей переменного тока. Другие изобрели новые типы двигателей переменного тока, мало похожие на своих собратьев постоянного тока.

Что такое двигатель переменного тока? Типы, принципы и конструкции

Двигатель переменного тока – это аббревиатура от двигателей переменного тока, изобретенных Никола Тесла для преобразования энергии из электрической в ​​механическую, как и двигатели постоянного тока (двигатель с направленным током).Электродвигатели переменного тока
используются в вентиляторах, фенах, часах, стиральных машинах и многих других устройствах, предоставляющих услуги в офисах, на заводах, предприятиях и т. Д.

Что такое двигатель переменного тока?

Два основных типа электрических двигателей. Двигатели – это двигатели переменного тока и двигатели постоянного тока.
В то время как оба двигателя производят механическую энергию, двигатели переменного тока используют переменный поток тока, который является разновидностью электрического тока и периодически меняет направление в качестве входа. В результате скорость производства механической энергии электродвигателем переменного тока зависит от скорости изменения направления в секунду.
Основное различие между двигателями переменного и постоянного тока, помимо конструкции, заключается в типе электрической энергии, используемой для производства механической энергии. Другими словами, в то время как двигатели переменного тока используют переменный ток для производства механической энергии, двигатели постоянного тока преобразуют другой тип электроэнергии, известный как постоянный ток, в механическую энергию.
Есть также преимущества, связанные с двигателями переменного тока по сравнению с двигателями постоянного тока:
– Двигатели переменного тока более долговечны
– Они имеют меньшую стоимость
– Легче в эксплуатации
– Меньше необходимости в обслуживании и замене деталей
Вы можете увидеть наиболее распространенные типы двигателей переменного тока в таблице ниже:

Типы двигателей переменного тока

Существует много различных типов двигателей переменного тока.Однако они могут немного отличаться по своим возможностям и чертам характера.

Если вы собираетесь его купить, вам нужно знать отличия, слабые и сильные стороны, чтобы у вас был лучший выбор.

К наиболее распространенным электродвигателям переменного тока относятся:

1. Двигатели асинхронные
2. Бесщеточные двигатели переменного тока
3. Синхронные двигатели переменного тока
4. Двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором
5. Двигатели переменного тока с расщепленными полюсами
6. Однофазные двигатели переменного тока
7. Электродвигатели переменного тока второй фазы
8. Двигатели переменного тока третьей фазы
9. По часовой стрелке
10. Против часовой стрелки
11. Реверсивный

Как видите, некоторые из них разветвлены в зависимости от типа двигателя, а другие названы в честь количества фаз, максимальной выходной скорости, номинальной частоты, напряжения питания или вращения.Существуют также другие типы, разветвленные в зависимости от количества полюсов, длины вала, класса эффективности и т. Д.

Среди всех двух наиболее распространенных двигателей являются индуктивные и синхронные двигатели, описанные ниже. Чтобы узнать больше о других типах, вы можете щелкнуть по названиям (если они активны).

Асинхронные двигатели

Асинхронные двигатели

больше подходят для пускателей, чем другие типы, из-за простоты обслуживания и простоты.
Сильной стороной асинхронных двигателей является их постоянная скорость даже с первого этапа нагрузки.Эти типы двигателей используются как в бытовых, так и в промышленных машинах. Они также известны как асинхронные двигатели.

Синхронные двигатели

Эти двигатели движутся синхронно со скоростью переменного тока, поэтому очевидно, что скорость не будет постоянной.
Хотя синхронные двигатели не поддерживают постоянную скорость во время нагрузки или работы, скорость двигателя можно регулировать.
Синхронные двигатели в основном используются в промышленности из-за того, что они могут производить огромное количество энергии.Кроме того, они такие большие, шумные и дорогие, что не подходят для домашнего использования.

Конструкция двигателя переменного тока

Двигатели

переменного тока не имеют коммутаторов (щеток), в то время как двигатели постоянного тока имеют. Вот почему они требуют меньшего обслуживания. Щетки проводят энергию от источника к якорю.
В двигателях переменного тока нет необходимости в щетках для подачи электричества. Вместо этого в двигателе переменного тока есть другие части, работающие вместе, чтобы преобразовать электрическую энергию в механическую.

Три центральные части двигателя переменного тока включают в себя: (мы подробно обсудим структуру двигателя переменного тока в другом посте.)

Подробнее о коллекторных двигателях Linquip

: краткое введение в структуру и принцип работы

Генератор

В двигателях

переменного тока используется генератор переменного тока для изменения направления тока. Таким образом, генератор работает как генератор в двигателях переменного тока.

Ротор

Ротор – это вращающийся вал, который получает ток от генератора и создает двухполюсное электромагнитное поле (ЭМП).

Статор

Сам ротор вращается вокруг (или внутри) статора, который представляет собой набор катушек из медной проволоки. Это заставит ЭДС переключить свое направление, и в результате переключатся полюса.

Принцип работы двигателя переменного тока

Двигатель переменного тока

управляется напряжением и частотой, что приводит к изменению количества магнитных полюсов.

1- Создание электромагнитного поля

Как упоминалось ранее, магнитное поле создается из-за вращения ротора вокруг статора, который вращается сам.

2- Переключение полюсов

ЭДС, вызывающая вращение, постоянно меняет свое направление и впоследствии переключает полюса.

3- Выполнение электрической цепи приводит к движению

Итак, во вращающемся статоре возникает ЭДС. Помните, что статор закрывает ротор (или наоборот), создавая собственное электромагнитное поле.
Следовательно, в статоре будут Южный и Северный полюсы, а в роторе – Южный и Северный полюсы. Каждый полюс ротора притягивает противоположную сторону статора.Поскольку через ротор проходит приводной вал, он может свободно перемещаться по направлению к противоположному полюсу статора. Движение производит необходимую механическую энергию, и именно так электричество преобразуется в механическую энергию.
На рисунке ниже четко показан процесс:

Хотя способ работы двигателя переменного тока зависит от его типа и определенно является более сложным, чем три простых этапа, мы лишь вкратце объяснили принципы, универсальные для каждого типа двигателя.

Двигатель переменного тока Цена и стоимость

Если вы собираетесь купить двигатель переменного тока и не знаете, сколько вам нужно вложить, мы здесь, чтобы помочь вам в этом.

Что вам нужно?

Прежде всего, вам нужно знать, что именно вам нужно, т.е. что вы хотите делать со своим двигателем переменного тока? Будет ли он использоваться в бытовой технике или вы планируете использовать его на заводе? Чем больше времени вы тратите на это, тем больше вы не тратите деньги зря на покупку того, что не соответствует вашим требованиям.

1. Электродвигатель переменного тока типа

Вы можете сделать это, исследуя различные типы двигателей переменного тока. Помните: если более простой двигатель может делать то, что вам нужно, не покупайте более сложный и дорогой.

1. Мощность двигателя переменного тока

Другой определяющий фактор – страна, в которой был произведен двигатель. Качество, цена и крепость могут отличаться. Некоторые страны могут не производить определенные типы двигателей переменного тока.

После определения ваших потребностей пришло время взглянуть на ваш бюджет.