Как устроен электродвигатель на постоянном токе. Какой принцип работы у двигателя постоянного тока. Каковы основные преимущества и недостатки двигателей постоянного тока. Где применяются электродвигатели на постоянном токе.
Что такое электродвигатель постоянного тока
Электродвигатель постоянного тока — это электрическая машина, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию вращения вала. Он состоит из следующих основных частей:
- Статор — неподвижная часть с постоянными магнитами или электромагнитами
- Ротор (якорь) — вращающаяся часть с обмотками
- Коллектор — устройство для подачи тока на обмотки ротора
- Щетки — обеспечивают скользящий контакт с коллектором
Главное отличие от двигателей переменного тока — питание постоянным током и наличие коллекторно-щеточного узла для коммутации тока в обмотках ротора.
Принцип работы двигателя постоянного тока
Принцип действия двигателя постоянного тока основан на взаимодействии магнитных полей статора и ротора. Рассмотрим основные этапы работы:
- При подаче постоянного тока на обмотки статора создается неподвижное магнитное поле
- Ток подается через щетки и коллектор на обмотки ротора
- В обмотках ротора возникает собственное магнитное поле
- Магнитные поля статора и ротора взаимодействуют, создавая вращающий момент
- Ротор начинает вращаться вместе с валом двигателя
- Коллектор обеспечивает постоянное изменение направления тока в обмотках ротора
Таким образом, за счет постоянного изменения полярности магнитного поля ротора поддерживается его непрерывное вращение.
Преимущества электродвигателей постоянного тока
Двигатели постоянного тока обладают рядом важных достоинств:
- Высокий пусковой момент
- Широкий диапазон регулирования скорости вращения
- Простое управление скоростью и моментом
- Компактные размеры при высокой мощности
- Высокий КПД (до 90-95%)
- Возможность работы в режиме генератора
Эти преимущества обеспечивают широкое применение двигателей постоянного тока в различных отраслях промышленности и транспорта.
Недостатки двигателей на постоянном токе
К основным недостаткам электродвигателей постоянного тока можно отнести:
- Наличие коллекторно-щеточного узла, требующего обслуживания
- Искрение на коллекторе при работе
- Сложность конструкции по сравнению с асинхронными двигателями
- Более высокая стоимость
- Необходимость в источнике постоянного тока
Однако в большинстве случаев преимущества перевешивают эти недостатки, что обеспечивает востребованность двигателей постоянного тока.
Области применения двигателей постоянного тока
Благодаря своим характеристикам, электродвигатели постоянного тока нашли широкое применение в следующих областях:
- Электротранспорт (электровозы, электропоезда, трамваи, троллейбусы)
- Промышленные станки и роботы
- Подъемно-транспортное оборудование (лифты, краны)
- Электроприводы в автомобилях
- Бытовая техника
- Системы позиционирования в приборостроении
Особенно востребованы двигатели постоянного тока там, где требуется точное регулирование скорости и момента в широком диапазоне.
Типы двигателей постоянного тока
Существует несколько основных типов электродвигателей постоянного тока:
- С независимым возбуждением — обмотки возбуждения питаются от отдельного источника
- С параллельным возбуждением — обмотки возбуждения подключены параллельно якорю
- С последовательным возбуждением — обмотки возбуждения включены последовательно с якорем
- Со смешанным возбуждением — комбинация параллельного и последовательного
- С возбуждением от постоянных магнитов
Выбор типа двигателя зависит от конкретных требований к характеристикам привода.
Регулирование скорости вращения
Одним из главных преимуществ двигателей постоянного тока является возможность плавного регулирования скорости вращения. Это достигается следующими способами:
- Изменением напряжения питания якоря
- Изменением тока возбуждения (для двигателей с электромагнитным возбуждением)
- Введением добавочного сопротивления в цепь якоря
- Импульсным регулированием напряжения с помощью ШИМ
Современные системы управления позволяют точно поддерживать заданную скорость вращения двигателя постоянного тока независимо от нагрузки.
Перспективы развития двигателей постоянного тока
Несмотря на конкуренцию со стороны асинхронных и вентильных двигателей, электродвигатели постоянного тока продолжают совершенствоваться:
- Применение новых магнитных материалов повышает КПД
- Использование электронных коммутаторов вместо щеточно-коллекторного узла
- Разработка гибридных конструкций с асинхронными двигателями
- Создание высокомоментных двигателей для робототехники
- Миниатюризация конструкции для мобильных устройств
Это позволяет двигателям постоянного тока оставаться востребованными во многих отраслях техники.
В Германии создали автомобильный электродвигатель без постоянных магнитов — дешевле, экономичнее и эффективнее
Немецкая компания Mahle разработала автомобильный электродвигатель без постоянных магнитов. Это позволит снизить зависимость от китайских поставок редкоземельных металлов и сделает электромоторы дешевле. Также отсутствие постоянных магнитов позволило повысить КПД электродвигателей на всех режимах работы. Для индустрии электромобилей новый двигатель обещает заметный прорыв в характеристиках машин и снижение стоимости обслуживания.
Источник изображения: Mahl
В подавляющем большинстве современных электродвигателей для электрического транспорта используются постоянные магниты преимущественно из редкоземельных металлов. Всё бы ничего, только руку на пульсе поставок этого сырья держит Китай и довольно жёстко регулирует этот рынок.
Руду с содержанием редкоземельных металлов добывают во многих частях мира, но производство по переработке в основном сосредоточено в Китае, где рабочая сила дешевле, а экологические нормы не такие строгие. Как результат, за последнее десятилетие цена на неодим выросла на 750 %, а стоимость диспрозия выросла на 2000 % и, очевидно, это не предел. Подобная ситуация заставляет разработчиков создавать электродвигатели без постоянных магнитов, заменяя их катушками индуктивности в составе ротора двигателя. Однако это тянет за собой массу проблем.
Источник изображения: Mahl
Для передачи электрического тока на катушки в роторе требуется создать надёжные и долговечные скользящие контактные передачи. Высокие токи и постоянная нагрузка делают такие узлы менее надёжными, что недопустимо для электротранспорта с высокой эксплуатационной нагрузкой. Инженеры компании Mahle смогли обойти эту проблему, предложив схему индукционной (беспроводной) передачи тока на катушки в роторе. Это практически как беспроводная зарядка смартфона.
Источник изображения: Mahl
По словам создателей, предложенная конструкция показала высочайшую эффективность, поскольку позволяет регулировать силу магнитного поля, генерируемую катушками в роторе, в соответствии с рабочей нагрузкой и режимом работы электродвигателя. Получился своего рода «умный» электродвигатель, КПД которого на высоких оборотах достигает 95 %. Также двигатель без скользящих контактов можно обслуживать гораздо реже, что экономит время и деньги на поддержание транспортной системы в порядке.
Источник изображения: Mahl
Как уверяют в Mahle, новые электродвигатели пригодны как для легковых автомобилей, так и для грузового и пассажирского транспорта. Образцы электродвигателей уже рассылаются заинтересованным автопроизводителям, а внедрение в массовое производство ожидается примерно через два с половиной года.
Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Электродвигатель на переменном токе
В § 10-д мы изучили устройство и действие электродвигателя постоянного тока, назвали его достоинства и недостатки. Главные из них, искрение и износ коллектора, служат серьёзным препятствием для применения этих двигателей. Да и на практике переменный ток используется более широко, чем постоянный.
Поэтому наибольшее распространение в технике получили электродвигатели переменного тока. Их достоинства: они проще по устройству, не имеют движущихся контактов, поэтому долговечны и неприхотливы в эксплуатации. Основной их недостаток – сложно регулируемая скорость вращения. Однако для приведения в движение различных механизмов это, как правило, не важно.
Рассмотрим принцип работы так называемого трёхфазного двигателя переменного тока, широко распространённого в технике. Он так называется потому, что для его питания применяют трёхфазный переменный ток (см. график слева).
Такой ток невозможно передать по одной цепи, то есть подключив к двигателю два провода. Необходимы три разные цепи (и, по сути, шесть проводов для подключения). Однако особенности трёхфазного тока, которые мы не будем здесь рассматривать, позволяют использовать четыре провода (один провод общий). Вот одна из схем подключения двигателя:
Токи, идущие по проводам, имеют сдвиг фаз. Это значит, что максимумы (верхние точки) их графиков-синусоид наступают не одновременно, а с некоторым сдвигом по времени. То есть сила тока в каждом из проводов, меняясь со временем, максимальна тогда, когда силы токов в других проводах не так велики. Справа на рисунке показаны три обмотки двигателя. В каждой из них магнитное поле наиболее сильно тогда, когда в оставшихся двух обмотках оно не так сильно.В результате поочерёдного наступления максимумов токов в пространстве между проволочными обмотками образуется вращающееся магнитное поле (мы его условно показали круговой зелёной стрелкой). Оно может увлекать за собой, например, магнитную стрелку, вращая её. Вместо стрелки в качестве ротора можно использовать любой магнит.
На практике вместо магнитов внутри трёхфазного двигателя переменного тока используют ротор в виде так называемой «беличьей клетки» (см. рисунок). Он получил широкое распространение благодаря простоте конструкции и надёжности.
Чтобы понять принцип его работы, рассмотрим опыт. Взгляните на рисунок. Дугообразный магнит, который приводится во вращение рукояткой, создаёт вращающееся магнитное поле. Если в него поместить магнитную стрелку, она, увлекаемая полем, тоже будет вращаться (см. рис. «а»).
Поместим теперь между полюсами магнита вместо стрелки проволочный виток (см. рис. «б»). Если его концы не замкнуты, то при вращении магнита виток останется неподвижным. Если же виток будет замкнутым, он будет вращаться, увлекаемый магнитным полем. Упомянутый ротор «беличья клетка» не что иное, как множество витков, образующих цилиндр (рис. «в»).Вспомним, что в § 10-ж мы познакомились с явлением электромагнитной индукции. Оно заключается в возникновении тока в проводнике, вокруг которого движется магнитное поле. Виток – проводник, соответственно в нём возникает индукционный ток. Он, в свою очередь, превращает виток в электромагнит. Именно поэтому он и вращается, подобно магниту-стрелке.
Если бы поле и виток вращались синхронно (одинаково быстро), то индукционный ток не возникал бы, так как поле и виток не движутся друг относительно друга. Проведя опыт, вы убедитесь, что виток и магнитное поле вращаются асинхронно – скорость вращения витка всегда меньше скорости вращения поля. Соответственно подобный электродвигатель называют асинхронным.
Проволочные обмотки, создающие вращающееся магнитное поле, размещают на статоре – неподвижной части двигателя. Соответственно, нет необходимости в коллекторе или других движущихся контактах для присоединения к проводам, подводящим ток. Это и предопределяет надёжность и долговечность данного двигателя.
Электродвигатель на сверхпроводниках испытан на стенде МАИ
Сверхпроводники в самолетных двигателях.
Пока испытания на стендах, но не далеко и до опытных образцов. Российские ученые одними из первых применили сверхпроводящие при относительно высокой температуре материалы в перспективных электрических двигателях высокой мощности. На первый взгляд это выглядит не очень умно. Раскрутить газовую турбину и вместо того, чтобы к её валу присоединить винт, мы включаем между турбиной и винтом трех посредников: электрический генератор, кабель, электрический двигатель. И при этом парадоксально выигрываем в удельной мощности.
Не только в мощности дело
Такие авиационные двигатели имеют и другие достоинства, меньше шумят, более экологичны, так что имеют все шансы заменить широко распространенные реактивные. Объяснение этому есть. Мы не можем расположить турбину в передней части самолета по многим причинам, а передача момента на винты с редукцией оборотов это и шум и потери мощности и снижение надежности. А если момент надо раздать на два и более винта, расположенные впереди?
У нас, к стати, со сверхпроводящим кабелями все в порядке
А с электрическими потерями в кабелях при больших токах вполне справятся российские сверхпроводники, которые у нас производятся серийно, даже на Адронный коллайдер их заказали европейцы. Да и в обмотках катушек двигателя/генератора возможно частичное использование таких проводников. Исследователям из МАИ (Московский авиационный институт) удалось достичь на испытательных стендах большей удельной мощности электро-двигателя на сверхпроводниках по сравнению с таковой реактивного двигателя, что без сверхпроводников было просто утопией. Самое лучшее, на что можно было при этом рассчитывать, это на 5 кВт/кг удельной мощности, используя современные электродвигатели, применяемые в самолетостроении. При этом реактивные двигатели развивают удельную мощность в полтора раз больше.
С надеждой на успех
Достигнутый на испытательном стенде МАИ при использовании сверхпроводящих материалов уровень мощности 10кВт/кг не просто дает надежду, а вселяет уверенность в успехе проекта. При этом надо иметь в виду еще и криогенное обеспечение (жидкий азот). Так что такие инновации потребуют от конструкторов определенной смелости, которая им, как правило, не свойственна. Вопросы безопасности для них всегда на первом месте.
Что ждет валы и датчики крутящего момента?
Возможно, им придется, немного потесниться, особенно там, где большие мощности, а значит, большие токи.
Описанные выше инновационные тренды требуют от разработчиков оборудования для испытательных стендов и создателей испытательных установок для двигателей, систем сбора данных с датчиков «держать ухо востро». Если зациклиться на датчиках крутящего момента и не расширять свой кругозор, то можно упустить такое развитие измерительной техники, когда валы уступят место криогенным кабелям. И это не только в авиации, но и в автомобилестроении, водном и морском транспорте.
Асинхронный низкооборотистый электродвигатель на 220 вольт
Двигатели есть у любого прибора или устройства. Они необходимы, чтобы преобразовывать электричество в механическую энергию. В этой статье рассказывается о том, что такое малогабаритные электродвигатели переменного тока 220 В и где они применяются.
Что такое электродвигатель на 220 В
Однофазный двигатель представляет собой электрическое устройство, которое питается от сети. Его особенностями являются наличие 1-фазной обмотки и способность функционировать без преобразователя частот.
Как выглядит приборОбратите внимание! Наиболее распространённый и популярный пример — мотор на 220 В. Его используют преимущественно для оснащения оборудования бытового назначения небольшой мощности.
Технические характеристики электродвигателя на 220 В
| Тип движка | Однофазный 220 В |
| Мощность двигателя | 0,09 киловатт |
| Обороты двигателя | 3000 об/мин |
| Входное напряжение | 220 В |
| Высота до центра вала | 56 мм |
| Диаметр вала | 9 мм |
| Диаметр Р фланца В5 | 120 мм |
| Диаметр М фланца В5 | 100 мм |
| Режим работы | S1 постоянный |
| Степень защиты | IP55 |
| Класс изоляции | F до 155 °C |
| Метод охлаждения | IC411 |
| Масса | 2,8 кг |
Однофазные электродвигатели 220 В, схемы подключения которых будут рассмотрены далее, имеют ряд отличительных от других разновидностей оборудования особенностей. Они оснащены специальным устройством. На их статоре есть однофазная обмотка. Она занимает две из пяти точек абсолютно каждого полюса двигателя.
Короткозамкнутым путем чаще всего приводится в движение ротор. Есть два встроенных редуктора. Это червячный и цилиндрический типы узлов. Статорная обмотка подключается к источнику электроэнергии, при этом создается магнитное поле. Трансформатор индуцирует ток в роторных проводах. Ось его будет не совпадать со статором.
Электрический двигатель 220 В 50 Вт 3000Обратите внимание! Чем проще конструкция оборудования, тем долговечнее его срок эксплуатации. Поэтому стоит отдавать предпочтение моторам с представленными конструктивными особенностями.
Принцип работы электродвигателя на 220 В
Переменный электроток создаёт магнитное поле в статоре, которое имеет два своих поля. Они одинаковы по амплитуде, частоте, но разнонаправленные. Эти поля воздействуют на неподвижный ротор, и вследствие того, что поля разнонаправленные, ротор начинает вращаться. При отсутствии в моторе пускового механизма ротор будет стоять на месте.
Важно! Ротор, начав вращение в одну сторону, будет вращаться далее в этом же направлении.
Сфера применения
Электромоторы этого типа находят применение в основном в маломощных устройствах: бытовой технике, вентиляторах низкой мощности, насосах, станках для обработки сырья и т. п. Выпускаются модели с мощностью от 5 Вт до 10 кВт.
Низкооборотный электромотор бытовойЗначения КПД, мощности и пускового момента у однофазных моторов существенно ниже, чем у трехфазных устройств тех же размеров. Перегрузочная способность также выше у двигателей с 3 фазами. Так, мощность однофазного механизма не превышает 70 % мощности трехфазного того же размера.
Обратите внимание! Такие электромоторы нашли широкое применение в бытовых стиральных машинах, бетономешалках, строительном электроинструменте, кухонных многофункциональных комбайнах, деревообрабатывающих и сверлильных станках и другом бытовом оборудовании.
Двигатель от стиральной машиныАсинхронные электрические двигатели также применяются для приводов различных крановых установок промышленного назначения, всевозможных грузовых лебедок и прочих устройств, которые применяются в производстве. Электромоторы переменного тока имеют огромное значение для многих отраслей промышленности. Асинхронные агрегаты могут быть с преобразовательным устройством в виде коллектора (коллекторный электродвигатель 220 В) или не иметь его (бесколлекторные электромоторы).
Устройство электродвигателя на 220 вольт
Фактически имеет 2 фазы, но работу выполняет лишь одна из них, поэтому моторчик называют однофазным. Как и любые электромашины, однофазный электродвигатель имеет в составе два основных элемента, ротор и статор. Они представляют из себя асинхронный электромотор на неподвижном элементе, в котором находится одна рабочая обмотка, подсоединяемая к источнику однофазного тока.
Устройство асинхронного двигателяК преимуществам электромотора этого вида относят легкость конструкции, которая состоит из ротора с короткозамкнутой обмоткой. К минусам — низкие показатели пускового момента и коэффициент полезного действия. К основному недостатку однофазного тока также относят нереальность генерирования им магнитного поля, создающего вращение.
Важно! Чтобы образовалось магнитное поле, крутящее ротор, на статоре должны быть как минимум две обмотки (фазы).
Необходим также сдвиг одной обмотки под небольшой угол относительно второй. В процессе работы выполняется обтекание обмоток переменными электрополями. Из-за этого на неподвижном элементе однофазного электромотора находится так называемая пусковая обмотка. Она передвигается на 60° по отношению к рабочей обмотке.
Статор машины постоянного токаВ роли основного элемента для статора и ротора применяется электротехническая сталь 2212.
Обратите внимание! Неверно называть однофазными такие электродвигатели, которые по своему строению являются 2- и 3-фазными, но подключаются к однофазному источнику питания посредством схем согласования (конденсаторные электромоторы). Обе фазы таких устройств являются рабочими и включены все время.
Плюсы и минусы электродвигателя
Преимуществ перед ДВС у электродвигателя много:
- малый вес и достаточно компактные размеры. К примеру, инженеры Yasa Motors разработали мотор весом 25 кг, который может выдавать до 650 Нм;
- долговечность, простая эксплуатация;
- экологичность;
- максимальный крутящий момент доступен уже с 0 об/мин;
- высокий КПД;
- нет необходимости в коробке передач. Хотя, по мнению специалистов, электромобилю она не помешает;
- возможность рекуперации.
Обратите внимание! Существенных недостатков у самого электродвигателя нет. Но есть большие сложности в его питании. Несовершенство источников тока не дают пока что массово использовать электродвигатели в автомобилестроении.
Как правильно подключать
Первым делом нужно убедиться в том, что необходимый мотор имеет нужные характеристики. Они указаны на бирке, приклеенной сбоку. На ней должна быть ключевая характеристика — 220 В. Потом проверяется подключение обмоток. Нужно запомнить, что «звезда» используется для пониженного напряжения, «треугольник» — для повышенного. При подключении нужно начало первой катушки соединить с концом второй и т. д. После соединения мотор можно подключать в сеть 220 В.
Что касается асинхронных конденсаторных электродвигателей, в них имеется две обмотки, из которых после пуска функционирует только одна. Для примера модель АВЕ-071-4С.
Схема подключенияЭти устройства также носят название асинхронные двигатели с расщепленной фазой. У них на статоре находится еще одна дополнительная обмотка, смещенная относительно главной. Пуск выполняется при помощи фазосдвигающего конденсатора.
После рассмотрения однофазных двигателей можно не только понять принцип его работы, но и научиться правильно подключать. Его можно применять как в бытовой сфере, так и в производственной. Ничего сложного в его запуске нет.
Как разобрать электродвигатель на разный металл, чернушку и медь?
Таблица обмоток электродвигателей как разобраться? СМОТРИ ТУТ!!!Как разобрать электродвигатель на части СМОТРИ ТУТ!!!Таблицы измерения количества меди в любых электродвигателях СМОТРИ ТУТ!!!
Сколько меди в электродвигателях и сколько можно заработать???
Выкуп электродвигателей до 3000 руб за штуку т 8 929 549-11-98
Электродвигатель спиливаем боковые крышки-это тоже цветной металл,хоть и небольшой вес.
Купим электродвигатели до 1500 руб т 8929549-11-98Крышка боковая электродвигателя алюминий
Выкуп электродвигателей до 3000 руб за штуку т 8 929 549-11-98Достаем середину вал якоря, в ней нет медяшки а есть немного алюминия.
Вывезем электродвигатели и купим до 1000 руб за штуку т 8 929 549-11-98Так распиливать не рекомендуется!!!
Вывезем электродвигатели и купим до 1500 руб за штуку т 8 929 549-11-98Вытаскиваем медь обмотку из якоря,правда выдернуть ее достаточно проблематично. Т.к. она залита лаком,что затрудняет разборку.
Вывозим грузим электродвигатели и купим до 1500 руб за штуку т 8 929 549-11-98Некоторые обжигают и уже после этого медь запросто выдергивается.
Выгодно вывезем электродвигатели и купим до 1500 руб за штуку т 8 929 549-11-98После обжига очищаем медь от грязи и лака, выдергиваем,свертывае и сдаем в металл. Работа довольно грязная, но можно получить небольшой прибавок.
Вывозим грузим электродвигатели и купим до 2000 руб за штуку т 8 929 549-11-98Так выглядят уже разобранные обмоточные блоки.
Вывозим грузим электродвигатели и купим до 4000 руб за штуку т 8 929 549-11-98Если не обжигать электродвигатель до медь снимается очень тяжело.
Вывозим грузим электродвигатели и купим до 900 руб за штуку т 8 929 549-11-98Распиливаем кожух электродвигателя на составные части 2-3 спила.
Вывозим грузим электродвигатели и купим до 1800 руб за штуку т 8 929 549-11-98Все таблицы измерений количества меди в любых электродвигателях-СМОТРИ ТУТ!!!
Все параметры двигателей и наличие в ней меди!!! Таблица присутствия меди в электродвигателях,вес,мощность, диаметры,количества витков и др.
На самом деле меди не так уж и много в любых электродвигателях!!!
Электродвигатели т. 8 929 549-11-98 вывоз демонтаж оплата сразу!!!
Электродвигатели т. 8 929 549-11-98 вывоз демонтаж оплата сразу!!!т. 8 929 549-11-98 вывоз демонтаж оплата сразу!!!Двигатели стиральных машин т. 8 929 549-11-98 вывоз демонтаж оплата сразу!!!
Двигатели стиральных машин т. 8 929 549-11-98 вывоз демонтаж оплата сразу!!!Электро задвижки т. 8 929 549-11-98 вывоз демонтаж оплата сразу!!!
Электро задвижки т. 8 929 549-11-98 вывоз демонтаж оплата сразу!!!Почему греется электродвигатель | Техпривод
При эксплуатации электрических двигателей периодически возникает вопрос — почему привод так сильно греется? Рассмотрим эту проблему применительно к трехфазным асинхронным двигателям.
Для начала определимся, при каком значении температуры можно говорить о перегреве электродвигателя.
Когда двигатель следует считать горячим
Разумеется, при температуре корпуса +25°С ресурс двигателя будет больше, чем при +100°С. Однако для большинства электродвигателей +100°С является нормальной рабочей температурой. О температурной перегрузочной способности привода можно судить по двум характеристикам — классу изоляции и классу превышения температуры.
Температура корпуса или обмоток ниже +60°С не требует принятия каких-либо мер. Значение выше +70°С также не является критичным, однако в этом случае необходимо обратить внимание на двигатель — возможно, ему требуется дополнительная диагностика или техническое обслуживание.
При температуре выше +100°С нужно установить постоянный контроль за состоянием двигателя и принять меры по обнаружению причин нагрева. Если температура продолжает повышаться, двигатель нужно отключить от питания во избежание аварии и возгорания.
Как измерить температуру двигателя
Определить температуру двигателя можно несколькими способами.
- Рукой. Самый простой способ, позволяющий быстро определить перегрев. Если при прикосновении к корпусу двигателя не возникает заметных болевых ощущений, можно с уверенностью сказать, что температура не превышает +60°С.
- Термометром с внешним датчиком (контактным термометром). Этот способ требует времени и умения. Самые горячие места двигателя – посередине корпуса, где греется обмотка, а также передняя и задняя части корпуса, в районе подшипников вала.
- Тепловизором. Это наиболее быстрый и информативный способ измерения. Он позволяет увидеть всю картину нагрева сразу.
- С помощью встроенных датчиков. В некоторых моделях электродвигателей имеются встроенные датчики температуры (как правило, позисторы), которые выдают информацию о нагреве различных участков (обмоток, подшипников). Если такие датчики отсутствуют, их можно установить самостоятельно. Способ удобен тем, что контроль и реакцию на нагрев можно автоматизировать. Для этого сигнал от датчиков выводят на специальный вход преобразователя частоты, на специализированное реле температуры либо на аналоговый вход контроллера. В случае с контроллером можно написать программу со следующим алгоритмом: на первом пороге температуры выдается предупреждение оператору, на втором – двигатель отключается.
Причины перегрева электродвигателей
Причины перегрева двигателя могут быть механическими и электрическими.
Механические причины:
- Увеличение механической нагрузки на валу. Механическая перегрузка может быть вызвана заклиниванием механизмов, попаданием в них инородных предметов и т. д.
- Износ подшипника. Рано или поздно это приведет к его заклиниванию или разрушению. Важно диагностировать данную неисправность на ранней стадии, поскольку разрушение подшипников может привести к повреждению ротора, обмоток и корпуса двигателя.
- Механическое повреждение электродвигателя, например, нарушение соосности подшипников, которое вызовет их перегрев и трение ротора об статор.
- Недостаточное охлаждение корпуса. Как правило, охлаждение производится при помощи крыльчатки обдува, расположенной в задней части двигателя. Если крыльчатка сломана или зацепилась за решетку и проворачивается на валу, двигатель будет перегреваться. Другая причина уменьшения обдува – пониженные обороты двигателя при его питании через преобразователь частоты. В таком случае нужно применять независимый принудительный обдув.
Электрические причины:
- Перекос фаз и отклонение значения питающего напряжения. Асинхронные двигатели чувствительны к уровню питающего напряжения. Отклонение в 5% заметно увеличивает нагрев, при отклонении 10% эксплуатация двигателя ставится под вопрос.
- Пропадание фазы. Это крайний случай перекоса фаз, который возникает вследствие обрыва в питающей линии, пусковом устройстве либо внутри двигателя. Последствия — значительное понижение механического момента на валу вплоть до полной остановки двигателя.
- Нарушение схемы включения. Это относится, прежде всего, к схеме «Звезда» – «Треугольник». Причиной проблемы может быть неисправность схемы запуска либо ошибка электротехнического персонала.
- Замыкание в обмотке двигателя. Может быть межвитковым или между фазами. Определяется путем измерения тока по фазам во включенном состоянии либо с помощью омметра, когда двигатель выключен. При небольшом количестве замкнутых витков замыкание определить проблематично.
Что делать, если обнаружен перегрев двигателя
Если двигатель греется во время работы, необходимо провести его диагностику. Для этого можно воспользоваться приведенным ниже пошаговым алгоритмом.
- Оцениваем температуру. Если температура критическая, нужно незамедлительно обесточить двигатель.
- Оцениваем наличие посторонних звуков при работе (треск, дребезг, скрежет). Если источник звука находится в механике привода (в нагрузке), необходимо остановить двигатель и провести ремонт неисправного узла. Если звук раздается из двигателя, скорее всего, потребуется заменить подшипники.
- Проверяем ток по фазам при помощи токовых клещей. При превышении тока можно говорить о перегрузке, при дисбалансе по фазам – о перекосе фаз, обрыве фазы или межфазном замыкании.
- Если подшипники предусматривают регулярную смазку, проверяем и, при необходимости, заменяем смазку.
- Отсоединяем нагрузку от вала двигателя, проверяем работу двигателя в холостом режиме.
- Проверяем работу воздушного охлаждения. При необходимости проводим чистку крыльчатки и поверхности двигателя.
- Проверяем защиту двигателя на соответствие номинальному току, который указан на шильдике.
Защита от перегрева
При своевременном обнаружении перегрева двигателя можно легко устранить его последствия и не допустить еще больших неприятностей. Однако лучше постараться вовсе избежать этой проблемы.
В большинстве случаев перегрев приводит к повышению рабочего тока двигателя. Контроль за током обычно осуществляют при помощи автоматов защиты и тепловых реле. Многоуровневая защита также встроена в преобразователи частоты. При использовании реле защиты двигателя дополнительно можно контролировать уровень напряжения и чередование фаз.
Приведенные способы защиты лучше всего использовать совместно с датчиками температуры. Это позволит на 100% защититься от перегрева.
Другие полезные материалы:
5 шагов подключения неизвестного электродвигателя
Как рассчитать потребляемую мощность двигателя
Работа частотника с однофазным двигателем
: что это такое? (Типы электродвигателей)
Что такое электродвигатель?
Электродвигатель (или электродвигатель) — это электрическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Большинство электродвигателей работают за счет взаимодействия магнитного поля двигателя и электрического тока в проволочной обмотке. Это взаимодействие создает силу (согласно закону Фарадея) в виде крутящего момента, который прилагается к валу двигателя.
Электродвигатели могут питаться от источников постоянного тока, таких как батареи или выпрямители.Или от источников переменного тока (AC), таких как инверторы, электрические генераторы или электросеть.
Двигатели — причина того, что у нас есть многие технологии, которыми мы наслаждаемся в 21 веке.
Без двигателя мы все еще жили в эпоху сэра Томаса Эдисона, когда электричество использовалось только для лампочек.
Электродвигатели используются в автомобилях, поездах, электроинструментах, вентиляторах, кондиционерах, бытовой технике, дисководах и многом другом. В некоторых электрических часах даже используются небольшие моторы.
Существуют различные типы двигателей s, которые были разработаны для различных целей.
Основным принципом функционирования электродвигателя является закон индукции Фарадея.
То есть сила создается при взаимодействии переменного тока с изменяющимся магнитным полем.
С момента изобретения двигателей в этой области техники произошло много достижений, и она стала предметом чрезвычайной важности для современных инженеров.
Ниже мы обсудим все основные электродвигатели, используемые в настоящее время.
Типы электродвигателей
Различные типы двигателей включают:
Двигатели классифицированы на диаграмме ниже:
Среди четырех основных классификаций двигателей , упомянутых выше , двигатель постоянного тока, как следует из названия, единственный, который приводится в действие постоянным током.
Это самая примитивная версия электродвигателя, в которой вращающий момент создается за счет протекания тока через проводник внутри магнитного поля.
Остальные — это электродвигатели переменного тока, приводимые в действие переменным током, например, для синхронного двигателя, который всегда работает с синхронной скоростью.
Здесь ротор представляет собой электромагнит, который магнитно заблокирован вращающимся магнитным полем статора и вращается вместе с ним. Скорость этих машин варьируется путем изменения частоты (f) и числа полюсов (P), так как N s = 120 f / P.
В электродвигателях переменного тока другого типа, где вращающееся магнитное поле перерезает проводники ротора, следовательно, в этих короткозамкнутых проводниках ротора индуцируется циркулирующий ток.
Из-за взаимодействия магнитного поля и этих циркулирующих токов ротор начинает вращаться и продолжает свое вращение.
Это асинхронный двигатель, также известный как асинхронный двигатель, он работает со скоростью, меньшей, чем его синхронная скорость, а вращающий момент и скорость регулируются изменением скольжения, что дает разницу между синхронной скоростью N с и скорость ротора N r ,
Он работает, управляя принципом индукции ЭДС из-за переменной плотности потока.Отсюда и название индукционная машина.
Однофазные асинхронные двигатели, как и трехфазные двигатели, работают по принципу индукции ЭДС за счет магнитного потока.
Но, в отличие от трехфазных двигателей, однофазные двигатели работают от однофазного источника питания.
Способы пуска однофазных двигателей регулируются двумя хорошо известными теориями, а именно теорией двойного вращающегося поля и теорией Кроссфилда.
Помимо четырех основных типов двигателей, упомянутых выше, существует несколько типов специальных электродвигателей.
К ним относятся линейные асинхронные двигатели (LIM), гистерезисные двигатели, шаговые двигатели и серводвигатели.
Каждый из этих двигателей имеет особые характеристики, которые были разработаны в соответствии с потребностями отрасли или для использования в конкретном устройстве.
Например, гистерезисный двигатель используется в ручных часах из-за его небольшого размера и компактности.
История двигателей
В 1821 году британский ученый Майкл Фарадей объяснил преобразование электрической энергии в механическую, поместив проводник с током в магнитное поле, что привело к вращению проводника из-за крутящего момента, создаваемого магнитным полем. взаимное действие электрического тока и поля.
Основываясь на его принципе, самая примитивная из машин, машина постоянного тока, была разработана другим британским ученым Уильямом Стердженом в 1832 году. Но его модель была слишком дорогой и не использовалась для каких-либо практических целей.
Позже, в 1886 году, первый электрический двигатель был изобретен ученым Фрэнком Джулианом Спрагом. Он был способен вращаться с постоянной скоростью в различном диапазоне нагрузок и, таким образом, приводил к двигательному движению.
Что такое электродвигатель?
Электродвигатель — это устройство, которое преобразует электрический ток в механическое вращение шпинделя или ротора.Во многих приложениях вращение превращается в линейное движение.
Как работает электродвигатель?
Электродвигатели представлены в различных вариантах и вариантах; например двигатели постоянного тока — щеточные или бесщеточные и двигатели переменного тока — индукционные (или асинхронные) и синхронные. Двигатели могут работать при различных напряжениях в зависимости от области применения и имеющегося источника питания.
Работа двигателя зависит от двух свойств электрического тока.Во-первых, электрический ток, протекающий по проводу или катушке, создает магнитное поле.
Во-вторых, изменение тока в проводнике, например, от источника переменного тока, будет индуцировать напряжение в проводнике (самоиндукция) или во вторичном проводе (взаимная индуктивность). Протекание тока в цепи вторичного проводника также будет создавать магнитное поле, как указано выше.
Для магнита подобные полюса отталкиваются, а разные полюса притягиваются.Во всех двигателях конструкция использует это свойство для обеспечения непрерывного вращения ротора.
На приведенной ниже диаграмме показана волновая форма трехфазного переменного тока; каждая фаза разделена фазовым углом 120 0 , как показано на векторной диаграмме посередине.
При определенном фазовом угле будет результирующее направление для поля, которое может быть вычислено путем сложения векторов; постоянный магнит (ы) в роторе будет смотреться так, чтобы быть выровненным с направлением поля, и по мере того, как форма волны переменного тока «прогрессирует» во времени, ротор будет вращаться, как показано.
Для 30 °:
Для 90 °:
Для 180 °:
И так далее в течение одного полного цикла (360 0 ), где фактически вернется в исходное положение и снова повторит процесс.
Как выбрать электродвигатель?
Не все приложения подходят для использования трехфазного синхронного двигателя; Несмотря на то, что размер двигателя эффективен для его мощности, указанный выше двигатель будет слишком большим, например, для привода DVD-плеера.Кроме того, трехфазное питание не было бы идеальным для домашних (или большинства коммерческих) ситуаций; Таким образом, применение является важным фактором при определении размера и напряжения питания.
Мощность (через крутящий момент), требуемая от двигателя, является жизненно важным фактором; каковы динамические аспекты приложения — нагрузка, ускорение / замедление и расстояния, на которые необходимо перемещаться в радиальном или боковом направлении?
Также важна стабильность скорости вращения; двигатель должен работать с постоянной скоростью даже на низких оборотах?
Наконец, необходимо учитывать условия окружающей среды — какова рабочая температура и могут ли возникнуть проблемы с водой или пылью? Будет ли двигатель работать во взрывоопасной среде и требовать ли он соответствия требованиям ATEX?
Типы электродвигателей
Как указано выше, существует множество вариантов двигателей; с питанием от постоянного или переменного тока и различных напряжений, в зависимости от области применения.
При выборе двигателей следует учитывать разницу между сервомоторами и шаговыми двигателями. Серводвигатель имеет механизм обратной связи — сигнал обратной связи сравнивается с заданным значением до тех пор, пока не будет нулевой разницы, когда двигатель достигнет желаемого положения.
Шаговый двигатель также предлагает управление, но его можно рассматривать как оцифрованную версию двигателя специальной конструкции. Несколько независимых обмоток статора (статор — это неподвижная часть двигателя) и специально разработанный ротор позволяют двигателю двигаться в указанное положение или угол против команды.
Шаговые двигатели идеально подходят для маломощных и недорогих приложений, таких как привод компакт-дисков. И наоборот, серводвигатели лучше подходят для приложений с большей мощностью, высоким ускорением и высокой точностью.
Типичные области применения электродвигателей
Электродвигатели используются в самых разных областях — бытовых, таких как стиральные машины для компакт-дисков, DVD-дисков и т. Д., И коммерческих, таких как медицина, офисы и промышленность.В сочетании с линейным приводным механизмом типичными приложениями являются автомобильная промышленность, погрузочно-разгрузочные работы, робототехника, продукты питания и напитки, упаковка и многое другое.
Нужно ли мне что-нибудь еще для работы электродвигателей?
Необходимы подходящие источники электропитания и соответствующие кабели, ведущие к оборудованию. В любом применении двигатель должен быть подключен к его ведомым компонентам напрямую, через зубчатые колеса или ремни, и для этого может потребоваться гашение вибрации.Датчики температуры являются разумным дополнением, и в случае возможного перегрева потребуется вентилятор с соответствующей вентиляцией.
Для передачи сигналов питания и управления между двигателем и приводом необходимы кабели (см. Статью «Что такое электропривод»).
В бесконтактном электродвигателе Mahle мощность достигает ротора по беспроводной сети
Автопроизводители за пределами Китая изо всех сил пытаются разработать конструкции электродвигателей, в которых не используются постоянные магниты, отчасти потому, что для магнитов требуются редкоземельные элементы, а добыча редкоземельных элементов вызывает загрязнение.Отчасти это также связано с тем, что добыча полезных ископаемых ведется в Китае, грозном автомобильном конкуренте.
Эти альтернативные двигатели вращают ротор только за счет электромагнитной силы; в последнее время мы рассмотрели более одного такого двигателя. Одна проблема: конструкции с медными обмотками в роторе должны передавать электричество движущейся цели, а точка контакта — контактное кольцо — подвержена износу.
Сегодня Mahle, немецкая компания по производству автозапчастей, представила двигатель, не содержащий редкоземельных элементов и не имеющий физического контакта.Мощность передается в ротор по беспроводной связи через индукцию катушкой, по которой проходит переменный ток. Это индуцирует ток в приемном электроде внутри ротора, который возбуждает там медные обмотки, создавая электромагнитное поле.
Это означает, что практически нет ничего, что могло бы изнашиваться. «Нет контактов для передачи электричества, нет истирания, образования пыли и механического износа», — заявил в среду на онлайн-пресс-конференции Мартин Бергер, руководитель отдела исследований Mahle.«Также я должен сказать, что если нужно обслуживать немагнитный ротор, его несложно заменить».
Может показаться странным пытаться минимизировать износ электродвигателей, поскольку они уже славятся своей простотой и долговечностью. В отличие от двигателей внутреннего сгорания, электродвигатели практически не имеют движущихся частей, их довольно легко разобрать и собрать. Возможно, инженеры Mahle почерпнули эту идею из своей многолетней работы в области технологии беспроводной зарядки.Возможно, бесконтактная конструкция ротора обеспечивает не только долговечность, но и преимущества.
На ротор подается энергия через переменное поле, которая затем преобразуется в постоянный ток для электромагнитных катушек. Изображение: Mahle
Бергер говорит, что новый двигатель сочетает в себе лучшие черты нескольких двигателей, например, предлагая хорошую эффективность как при низком, так и при высоком крутящем моменте. В целом, утверждает компания, двигатель достигает КПД не менее 95% при типичном использовании электромобиля и достигает КПД 96% во многих рабочих точках.В сообщении Mahle говорится, что ни один электромобиль, за исключением гоночных автомобилей Формулы E, не показал себя лучше.
По словам Бергера, эту машину можно легко расширить от использования в малолитражных легковых автомобилях до небольших грузовиков. Однако он не идеален для сверхкомпактных автомобилей, таких как электровелосипеды, или для больших грузовиков, которые обычно работают при постоянной нагрузке.
«Очень быстрым или тяжелым транспортным средствам потребуется трансмиссия», — добавляет он. «Но для большинства случаев применения, например, легковых автомобилей, достаточно одной передачи.”
Mahle не сообщает, какие компании заинтересованы в новом двигателе, только то, что образцы уже поставлены, а до массового производства осталось около двух с половиной лет.
Электродвигатель| Encyclopedia.com
Двигатель постоянного тока
Типы двигателей постоянного тока
Двигатели переменного тока
Принципы работы трехфазного двигателя
Ресурсы
Электродвигатель — это машина, используемая для преобразования электрической энергии в механическую. Электродвигатели важны для современной жизни, они используются в пылесосах, посудомоечных машинах, компьютерных принтерах, факсах, водяных насосах, производстве, автомобилях (как обычных, так и гибридных), станках, печатных станках, системах метро и т. Д.
Основные физические принципы работы электродвигателя известны как закон Ампера и закон Фарадея. Первый гласит, что электрический проводник, находящийся в магнитном поле, будет испытывать силу, если любой ток, протекающий через проводник, имеет компонент, расположенный под прямым углом к этому полю. Изменение направления тока или магнитного поля приведет к возникновению силы, действующей в противоположном направлении. Второй принцип гласит, что если проводник перемещается через магнитное поле, то любой компонент движения, перпендикулярный этому полю, будет создавать разность потенциалов между концами проводника.
Электродвигатель состоит из двух основных элементов. Первый, статический компонент, который состоит из магнитных материалов и электрических проводников для создания магнитных полей желаемой формы, известен как статор . Второй, который также сделан из магнитных и электрических проводников для создания определенных магнитных полей, которые взаимодействуют с полями, создаваемыми статором, известен как ротор . Ротор содержит движущийся компонент двигателя, имеющий вращающийся вал для соединения с приводимой в действие машиной и некоторые средства поддержания электрического контакта между ротором и корпусом двигателя (обычно угольные щетки, прижатые к контактным кольцам).В процессе работы электрический ток, подаваемый на двигатель, используется для создания магнитных полей как в роторе, так и в статоре. Эти поля сталкиваются друг с другом, в результате чего ротор испытывает крутящий момент и, следовательно, вращается.
Электродвигатели делятся на две большие категории, в зависимости от типа применяемой электроэнергии: двигатели постоянного (DC) и переменного (AC) тока.
Первый электродвигатель постоянного тока был продемонстрирован Майклом Фарадеем в Англии в 1821 году.Поскольку единственными доступными электрическими источниками был постоянный ток, первые коммерчески доступные двигатели были электродвигателями постоянного тока, которые стали популярными в 1880-х годах. Эти двигатели использовались как для маломощных, так и для больших мощностей, таких как электрические уличные железные дороги. Только в 1890-х годах, когда появилась электроэнергия переменного тока, двигатель переменного тока был разработан, в первую очередь, корпорациями Westinghouse и General Electric. В течение этого десятилетия было решено большинство проблем, связанных с однофазными и многофазными двигателями переменного тока.Следовательно, все основные характеристики электродвигателей были разработаны к 1900 году.
Работа двигателя постоянного тока зависит от взаимодействия полюсов статора с частью ротора или якоря. Статор содержит четное количество полюсов переменной магнитной полярности, каждый полюс состоит из электромагнита, образованного из обмотки полюса, намотанной на сердечник полюса. Когда через обмотку протекает постоянный ток, создается магнитное поле. Якорь также содержит обмотку, в которой ток течет в указанном направлении.Этот ток якоря взаимодействует с магнитным полем в соответствии с законом Ампера, создавая крутящий момент, который поворачивает якорь.
Если бы обмотки якоря вращались вокруг следующего полюса противоположной полярности, крутящий момент работал бы в противоположном направлении, останавливая якорь. Чтобы предотвратить это, ротор содержит коммутатор, который изменяет направление тока якоря для каждого полюсного наконечника, мимо которого вращается якорь, таким образом гарантируя, что все обмотки, проходящие, например, через полюс северной полярности, будут иметь ток, протекающий в в том же направлении, в то время как обмотки, проходящие через южные полюса, будут иметь противоположный ток, чтобы создать крутящий момент в том же направлении, что и крутящий момент, создаваемый северными полюсами.Коммутатор обычно состоит из разъемного контактного кольца, по которому движутся щетки, протекающие по постоянному току.
Вращение обмоток якоря через поле статора создает напряжение на якоре, известное как противо-ЭДС (электродвижущая сила), поскольку оно противодействует приложенному напряжению: это следствие закона Фарадея. Величина противо-ЭДС зависит от напряженности магнитного поля и скорости вращения якоря. При первоначальном включении двигателя постоянного тока нет противо-ЭДС, и якорь начинает вращаться.Счетчик ЭДС увеличивается с вращением. Действующее напряжение на обмотках якоря — это приложенное напряжение за вычетом противо-ЭДС.
Двигатели постоянного тока встречаются чаще, чем мы думаем. Автомобиль может иметь до 20 двигателей постоянного тока для привода вентиляторов, сидений и окон. Они бывают трех разных типов, классифицируемых в зависимости от используемой электрической схемы. В параллельном двигателе якорь и обмотки возбуждения соединены параллельно, поэтому токи через каждую из них относительно независимы.Ток через обмотку возбуждения можно регулировать с помощью реостата возбуждения (переменного резистора), что позволяет изменять скорость двигателя в широких пределах в широком диапазоне условий нагрузки. Этот тип двигателя используется для привода станков или вентиляторов, для которых требуется широкий диапазон скоростей.
В последовательном двигателе обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря, что приводит к очень высокому пусковому крутящему моменту, поскольку как ток якоря, так и напряженность поля максимальны.Однако, как только якорь начинает вращаться, противо-ЭДС снижает ток в цепи, тем самым уменьшая напряженность поля. Серийный двигатель используется там, где требуется большой пусковой крутящий момент, например, в автомобильных стартерах, кранах и подъемниках.
Составной двигатель представляет собой комбинацию последовательного и параллельного двигателей с параллельными и последовательными обмотками возбуждения. Этот тип двигателя имеет высокий пусковой момент и способность изменять скорость и используется в ситуациях, требующих обоих этих свойств, таких как пробивные прессы, конвейеры и лифты.
Двигателипеременного тока встречаются гораздо чаще, чем двигатели постоянного тока, потому что почти все системы электроснабжения работают с переменным током. Существует три основных типа двигателей: многофазные асинхронные, многофазные синхронные и однофазные. Поскольку трехфазные источники питания являются наиболее распространенными многофазными источниками, большинство многофазных двигателей работают от трехфазных. Трехфазные источники питания широко используются в коммерческих и промышленных условиях, тогда как однофазные источники питания почти всегда используются в домашних условиях.
Основное различие между двигателями переменного и постоянного тока заключается в том, что магнитное поле, создаваемое статором, вращается в корпусе переменного тока. Через клеммы вводятся три электрические фазы, каждая фаза питает отдельный полюс поля. Когда каждая фаза достигает своего максимального тока, магнитное поле на этом полюсе достигает максимального значения. По мере уменьшения тока уменьшается и магнитное поле. Поскольку каждая фаза достигает своего максимума в разное время в пределах цикла тока, тот полюс поля, магнитное поле которого является наибольшим, постоянно изменяется между тремя полюсами, в результате чего магнитное поле, видимое ротором, вращается.Скорость вращения магнитного поля, известная как синхронная скорость, зависит от частоты источника питания и количества полюсов, создаваемых обмоткой статора. Для стандартного источника питания 60 Гц, используемого в США, максимальная синхронная скорость составляет 3 600 об / мин.
В трехфазном асинхронном двигателе обмотки ротора не подключены к источнику питания, а
Ключевые термины
AC — Переменный ток, при котором ток, проходящий через цепь, меняет направление потока через равные промежутки времени.
DC — Постоянный ток, при котором ток в цепи примерно постоянен во времени.
Ротор — Та часть электродвигателя, которая может свободно вращаться, включая вал, якорь и связь с машиной.
Статор — Та часть электродвигателя, которая не может вращаться, включая катушки возбуждения.
Крутящий момент — Способность или сила, необходимые для поворота или скручивания вала или другого объекта.
— это, по сути, короткие замыкания.Самый распространенный тип обмотки ротора, обмотка с короткозамкнутым ротором, очень похожа на ходовое колесо, используемое в клетках для домашних песчанок. Когда двигатель первоначально включен, а ротор неподвижен, проводники ротора испытывают изменяющееся магнитное поле, распространяющееся с синхронной скоростью. Согласно закону Фарадея, эта ситуация приводит к индукции токов вокруг обмоток ротора; величина этого тока зависит от импеданса обмоток ротора. Поскольку условия для работы двигателя теперь выполнены, то есть токопроводящие проводники находятся в магнитном поле, ротор испытывает крутящий момент и начинает вращаться.Ротор никогда не может вращаться с синхронной скоростью, потому что не будет относительного движения между магнитным полем и обмотками ротора, и ток не может быть индуцирован. Асинхронный двигатель имеет высокий пусковой момент.
В двигателях с короткозамкнутым ротором скорость двигателя определяется нагрузкой, которую он передает, и числом полюсов, создающих магнитное поле в статоре. Если некоторые полюса включаются или выключаются, скорость двигателя можно регулировать с приращением. В двигателях с фазным ротором сопротивление обмоток ротора может быть изменено извне, что изменяет ток в обмотках и, таким образом, обеспечивает непрерывное регулирование скорости.
Трехфазные синхронные двигатели сильно отличаются от асинхронных двигателей. В синхронном двигателе ротор использует катушку под напряжением постоянного тока для создания постоянного магнитного поля. После того, как ротор приближается к синхронной скорости двигателя, северный (южный) полюс магнита ротора блокируется с южным (северным) полюсом вращающегося поля статора, и ротор вращается с синхронной скоростью. Ротор синхронного двигателя обычно включает в себя обмотку с короткозамкнутым ротором, которая используется для запуска вращения двигателя до подачи питания на катушку постоянного тока.Беличья клетка не действует на синхронных скоростях по причине, описанной выше.
Однофазные асинхронные двигатели и синхронные двигатели, используемые в большинстве бытовых ситуаций, работают по принципам, аналогичным описанным для трехфазных двигателей. Однако для создания пусковых моментов необходимо внести различные модификации, поскольку одна фаза не будет генерировать только вращающееся магнитное поле. Следовательно, в асинхронных двигателях используются конструкции с разделенной фазой, конденсаторным пуском или с экранированными полюсами.Небольшие синхронные однофазные двигатели, используемые для таймеров, часов, магнитофонов и т. П., Основаны на конструкциях с сопротивлением или гистерезисом.
КНИГИ
Красильщик. Катушки силы тока: как сделаны и как используются: с описанием электрического света, электрических звонков, электродвигателей, телефона, микрофона и фонографа . Бостон: Adamant Media Corporation, 2005.
Эмади, Али. Энергоэффективные электродвигатели . Нью-Йорк: CRC, 2004.
Hughes, Austin. Электродвигатели и приводы . Оксфорд, Великобритания: Newnes, 2005.
Иэн А. Макинтайр
Илон Маск подробно описывает новый электродвигатель Tesla, дразня еще более безумный двигатель для нового родстера
Илон Маск подробно остановился на деталях нового электродвигателя Tesla, обтянутого углеродом двигателя Plaid, и даже дразнил, что новый родстер будет поставляться с еще более безумной версией с более высокими оборотами в минуту.
Одна вещь, на которую мы надеялись во время презентации новой Model S на мероприятии по доставке на прошлой неделе, заключалась в получении дополнительной информации о новой технологии трансмиссии, которую Tesla разработала в рамках своей программы Palladium для обновленной версии электрического седана.
Интересно, что генеральный директор не стал слишком углубляться в новые технологии. Например, он упомянул только новый аккумулятор, не вдаваясь в подробности.
Тем не менее, он представил новый двигатель Tesla Plaid с углеродной оболочкой и обсудил некоторые детали новой технологии, которая позволяет создавать более компактные, более мощные и эффективные двигатели:
Моторы достаточно малы, чтобы их мог подобрать один человек, а также способны достигать безумных оборотов:
Во время презентации Маск кратко коснулся того факта, что этот новый двигатель стал возможен только благодаря новой машине, которую Тесла разработала, чтобы иметь возможность его построить.
Вчера в новой серии твитов генеральный директор подробно остановился на этой машине:
«Волокно наматывается на ротор при высокой растягивающей нагрузке. Машина для этого была сделана Tesla Automation. Углеродная гильза должна приводить медный ротор к сжатию, иначе он расшатывается при низкой температуре из-за дифференциального теплового расширения. Предварительный натяг также полезен для поддержания точного зазора до статора ».
Маск также расширил преимущества нового мотора перед его предшественниками:
«Основное преимущество этого — гораздо более сильное электромагнитное поле по сравнению с ротором, который удерживается вместе с помощью металла (обычно из высокопрочной стали).Другим преимуществом является то, что ротор может перейти на более высокие обороты, так как угольная втулка (в основном) не дает медному ротору расширяться из-за радиального ускорения ».
Короче говоря, новый ротор с углеродной оболочкой позволяет Tesla подтолкнуть свои новые двигатели к более высокому уровню производительности.
И снова в той же серии твитов Маск утверждал, что новый двигатель Tesla «возможно, самый продвинутый двигатель на Земле», но он поддразнил, что автопроизводитель работает над чем-то еще более мощным для нового родстера:
«Двигатель Plaid с углеродной оболочкой, возможно, самый продвинутый двигатель на Земле, за исключением, может быть, лаборатории.Мы должны хранить секреты! У нас есть несколько идей по дальнейшему увеличению крутящего момента и максимальных оборотов для нового родстера. Впереди определенно веселая и захватывающая инженерия! »
Ранее Маск обсуждал использование Tesla той же трехмоторной трансмиссии, что и в новой модели S, для нового родстера, которая могла бы достичь большей производительности только за счет меньшего форм-фактора, но теперь похоже, что Tesla может улучшить технологию трансмиссии. , тоже.
Генеральный директор недавно заявил, что проектирование нового Tesla Roadster будет завершено в этом году, чтобы начать производство в 2022 году.
Этим летом у Teslaдолжны появиться новые инженерные прототипы нового электрического гиперкара.
FTC: Мы используем автоматические партнерские ссылки для получения дохода. Подробнее.
Подпишитесь на Electrek на YouTube, чтобы смотреть эксклюзивные видео, и подписывайтесь на подкаст.
Новые технологии производства электродвигателей для рынка электромобилей
Электродвигатели действительно являются движущей силой электромобилей (электромобилей). Помимо батарей и силовой электроники, электродвигатель является важным компонентом трансмиссии.IDTechEx ожидает, что к 2032 году потребуется более 100 миллионов электродвигателей в год для удовлетворения спроса на растущем рынке электромобилей. Несмотря на то, что электрические тяговые двигатели первоначально разрабатывались в 1800-х годах, рынок все еще развивается сегодня с новыми конструкциями, улучшенными характеристиками и большим вниманием к используемым материалам. Это не просто постепенные улучшения: такие разработки, как двигатели с осевым потоком и различные OEM-производители, полностью исключают редкоземельные элементы. В последнем отчете IDTechEx «Электродвигатели для электромобилей 2022-2032 гг.» Делается глубокое погружение в этот рынок, оцениваются тенденции, бенчмаркинг и даются рыночные прогнозы до 2032 года. Есть несколько ключевых показателей производительности электродвигателей. Плотность мощности и крутящего момента позволяет улучшить динамику движения в более компактном и легком корпусе, при этом вес и пространство в электромобилях имеют большое значение. Еще одна важная область — эффективность. Повышение эффективности означает, что меньше драгоценной энергии, хранящейся в аккумуляторе, тратится впустую при ускорении транспортного средства, что приводит к увеличению запаса хода при той же емкости аккумулятора. Из-за множества различных соображений в конструкции двигателя рынок электромобилей принял несколько различных решений, включая двигатели с постоянными магнитами, асинхронные двигатели и двигатели с фазным ротором.Во многих случаях для получения наилучшего общего решения может использоваться комбинация опций. У каждого из них есть свои плюсы и минусы с точки зрения производительности, но также и с точки зрения стоимости материалов и поставок, поскольку двигатели с постоянными магнитами полагаются на редкоземельные элементы с изменчивой ценой и географически ограниченной цепочкой поставок. Ключевой новой технологией двигателей является технология осевого потока. Магнитный поток параллелен оси вращения в двигателе с осевым потоком (по сравнению с перпендикуляром в машинах с радиальным потоком).В то время как почти весь рынок электромобилей использует двигатели с радиальным магнитным потоком, двигатели с осевым магнитным потоком имеют несколько преимуществ. К ним относятся повышенная мощность и плотность крутящего момента, а также форм-фактор «блинчик», идеально подходящий для интеграции в различных сценариях. Несмотря на предыдущее отсутствие принятия, технология достигла состояния, в котором мы наблюдаем значительный интерес. Daimler приобрела ключевых игроков YASA для использования их двигателей на будущей электрической платформе AMG, а Renault заключила партнерское соглашение с WHYLOT, чтобы использовать двигатели с осевым потоком в своих гибридах, начиная с 2025 года.Рынок осевого потока в автомобильных электромобилях сегодня очень невелик, но IDTechEx ожидает огромного увеличения спроса в течение следующих 10 лет, с первыми приложениями в высокопроизводительных транспортных средствах и некоторых гибридных приложениях.IDTechEx также видит несколько многообещающих приложений для других альтернатив типичным электродвигателям электромобилей, таких как колесные электродвигатели и реактивные электродвигатели. Колесные двигатели могут устранить большую часть компонентов трансмиссии, которые обычно занимают место в кабине транспортного средства, и обеспечивают такие преимущества, как векторизация крутящего момента.Лордстаун объявил об использовании колесного двигателя Elaphe для своих электрических грузовиков, а другие игроки, такие как Protean, поставляют колесные двигатели для автономных шаттлов.
Импульсные реактивные двигатели ни в коем случае не являются новой технологией, но в некоторых сегментах они в некоторой степени возрождаются с улучшением их конструкции и управления. Advanced Electric Machines (AEM) поставляет коммерческие автомобили и разрабатывает двигатель вместе с Bentley. Импульсные реактивные машины намного проще в изготовлении, чем многие другие, и в них не используются редкоземельные элементы. Фактически, некоторые двигатели, такие как двигатели AEM и RETORQ, переходят на алюминиевые обмотки, чтобы избежать использования меди.
В новом отчете IDTechEx «Электродвигатели для электромобилей 2022-2032 гг.» Подробно описаны стратегии OEM, тенденции и новые технологии на рынке двигателей для электромобилей. Обширная база данных моделей, включающая более 250 моделей электромобилей, проданных в период с 2015 по 2020 год, помогает в детальном анализе рынка по типам двигателей, характеристикам, управлению температурным режимом и долям рынка. Рассмотрены технологии и рынки для автомобилей, двухколесных транспортных средств, легких коммерческих автомобилей (фургонов), грузовиков и автобусов, а также несколько вариантов использования и сравнительный анализ.Прогнозы развития рынка до 2032 года также учитывают новые технологии, такие как осевой поток и колесные двигатели. Для получения дополнительной информации об этом отчете посетите сайт www.IDTechEx.com/Motors. Этот отчет является частью более широкого исследования электромобилей и накопителей энергии, проведенного IDTechEx, который отслеживает распространение электромобилей, тенденции в области аккумуляторов и спрос в более чем 100 различных секторах мобильности. Это кратко изложено в главном отчете: www.IDTechEx.com/EV, или для более глубокого анализа, пожалуйста, просмотрите полный портфель исследований по электромобилям, доступный на сайте IDTechEx: www.IDTechEx.com/research/EV.Все, что вам нужно знать (обновление 2021 г.)
В наши дни подвесным электродвигателям уделяется много внимания: они бесшумны, чисты и не требуют обслуживания, БЕЗ запаха топлива или выхлопных газов.
В связи с ажиотажем, связанным с мощными подвесными моторами, кажется, что электрические подвесные моторы теперь предлагают жизнеспособную альтернативу двигателям внутреннего сгорания, что делает их отличным вариантом для многих лодок, включая каяки, швертботы, каноэ, надувные лодки и парусные лодки.
Но цена электрического подвесного двигателя может снова поставить вас перед дилеммой.
Стоит ли электрический подвесной мотор авансовых вложений? Каков диапазон и время работы электрических подвесных двигателей? Какой электрический подвесной мотор самый мощный из доступных и доступных сегодня?
В этом посте мы рассмотрим всю информацию об электрических подвесных моторах для лодок и поможем вам выбрать лучший электрический подвесной двигатель, который соответствует вашим потребностям.
Содержание:
Примечание редактора: Электрические подвесные моторы, а также другие электромобили измеряются в Вт (ваттах), а не в л.с. (лошадиных силах).Так что, если вы ищете подвесной электрический мотор мощностью 3 л.с., это должен быть подвесной двигатель мощностью 1000 Вт, который имеет мощность, эквивалентную бензиновому мотору мощностью 3 л.с.
Чтобы помочь вам лучше понять диапазон мощности подвесных электродвигателей, особенно для тех, кто плохо знаком с электродвигателями, мы просто будем использовать HP для описания мощности подвесных электродвигателей в этом посте.
Электрические подвесные моторы — это не троллинг-двигатели
Прежде чем мы углубимся в подробности, давайте проясним, что здесь мы говорим об электрических подвесных моторах.Не троллинговые моторы или подвесные двигатели с электрическим запуском.
В отличие от двигателей малого хода (измеряемых в статической тяге), которые могут работать только на низкой скорости малого хода, настоящие электрические подвесные двигатели могут обеспечивать гораздо более высокую мощность: они предназначены для использования в качестве основного источника энергии.
Даже небольших подвесных лодок с электроприводом, например популярного подвесного мотора мощностью 3 л.с., будет достаточно для управления лодками массой до 1,5 тонн, включая шлюпки, надувные лодки и небольшие парусники, на скорости 5 узлов .
Если вы не знаете, какой из них выбрать между подвесным электродвигателем и троллинговым мотором (например, моторы Minn Kota), ознакомьтесь с нашим предыдущим постом для подробного сравнения.
Электрический подвесной мотор для лодки: что вам нужно знать
Электрический подвесной мотор определенно привлекателен, но переполненная информация в Интернете может быть ошеломляющей и сбить с толку, особенно если вы новичок в электрических лодках.
Здесь я собрал 5 наиболее часто задаваемых вопросов (с быстрыми ответами), чтобы вы могли легко решить, покупать ли для вашей лодки электрический подвесной мотор.
Время работы и диапазон электрического подвесного мотора
Любопытно узнать, какой срок службы аккумуляторной батареи и запас хода у электрических подвесных моторов в морской среде. «Я не хочу, чтобы на воде закончился заряд».
Это пресловутый вопрос, связанный со строкой.
Время работы и запас хода электрического подвесного мотора зависят от того, с какой скоростью вы им управляете, насколько тяжелая лодка, какая сила прилива в каком направлении, состояние заряда аккумулятора, температура… и еще много других факторов.
Вообще говоря, с подвесным мотором Spirit 1.0 Plus мощностью 3 л.с. на половинной мощности вы должны проехать 16 миль.
Большинство электрических лодочных моторов позволяют регулировать их на более низкую скорость для увеличения дальности и продолжительности работы. Кроме того, вы всегда можете прочитать оставшийся уровень заряда батареи / расчетный диапазон на экране, поэтому вы никогда не застрянете.
Вот таблица, в которой показан расчетный диапазон и время работы подвесного электрического подвесного двигателя мощностью 6 л.с. на разных уровнях скорости при одной зарядке одной батареи.
Электрические подвесные моторы Диапазон, время работы и скорость
