Электродвигатель принцип работы. Принцип работы электродвигателя: устройство, виды и применение

Как устроен электродвигатель. Какие бывают типы электродвигателей. Где применяются электродвигатели в промышленности и быту. На каком физическом принципе основана работа электродвигателя.

Что такое электродвигатель и как он устроен

Электродвигатель — это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую энергию вращательного или поступательного движения. Основными компонентами электродвигателя являются:

• Статор — неподвижная часть двигателя, создающая магнитное поле
• Ротор — вращающаяся часть двигателя
• Обмотки — провода, по которым протекает электрический ток
• Щетки — обеспечивают подачу тока на обмотки ротора
• Вал — передает вращательное движение рабочему механизму

Принцип работы электродвигателя основан на взаимодействии магнитных полей статора и ротора. При подаче электрического тока на обмотки создается магнитное поле, заставляющее ротор вращаться.

Основные типы электродвигателей

Электродвигатели можно классифицировать по нескольким признакам:

По роду тока:

• Двигатели постоянного тока
• Двигатели переменного тока (синхронные и асинхронные)

По мощности:

• Микродвигатели (до 1 кВт)
• Малой мощности (1-100 кВт)
• Средней мощности (100-1000 кВт)
• Большой мощности (свыше 1000 кВт)

По частоте вращения:

• Тихоходные (до 300 об/мин)
• Средней быстроходности (300-1500 об/мин)
• Быстроходные (свыше 1500 об/мин)

Выбор типа электродвигателя зависит от конкретных условий применения и требований к его характеристикам.

Где применяются электродвигатели

Электродвигатели нашли широкое применение во многих сферах промышленности и быта:

В промышленности:

• Станки и производственные линии
• Насосы и компрессоры
• Конвейеры и подъемно-транспортные механизмы
• Вентиляторы и воздуходувки

На транспорте:

• Электропоезда и трамваи
• Электромобили и гибридные автомобили
• Электрические лодочные моторы

В быту:

• Бытовая техника (стиральные машины, холодильники, пылесосы)
• Электроинструменты
• Вентиляторы и кондиционеры
• Детские игрушки

Такое широкое распространение электродвигателей обусловлено их высокой эффективностью, надежностью и простотой управления.

Физический принцип работы электродвигателя

Работа электродвигателя основана на явлении электромагнитной индукции, открытом Майклом Фарадеем в 1831 году. Основные физические принципы:

1. При протекании электрического тока по проводнику вокруг него возникает магнитное поле
2. На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера
3. Взаимодействие магнитных полей статора и ротора создает вращающий момент

Как это работает в электродвигателе? При подаче тока на обмотки статора создается вращающееся магнитное поле. Это поле взаимодействует с магнитным полем ротора, создавая силу, заставляющую ротор вращаться. Для поддержания вращения используется коммутатор, периодически меняющий направление тока в обмотках ротора.

Преимущества и недостатки электродвигателей

Электродвигатели обладают рядом преимуществ по сравнению с другими типами двигателей:

Преимущества:

• Высокий КПД (до 95% и выше)
• Экологичность (отсутствие вредных выбросов)
• Низкий уровень шума и вибраций
• Простота управления и регулировки скорости
• Компактные размеры и малый вес

Недостатки:

• Зависимость от источника электроэнергии
• Сложность использования на автономных объектах
• Возможность поражения электрическим током
• Чувствительность к перегрузкам

Несмотря на некоторые недостатки, преимущества электродвигателей обеспечивают им широкое применение в различных отраслях.

Как выбрать электродвигатель

При выборе электродвигателя необходимо учитывать следующие факторы:

1. Мощность — должна соответствовать требованиям приводимого механизма
2. Частота вращения — зависит от назначения и условий эксплуатации
3. Напряжение питания — соответствие характеристикам электросети
4. Режим работы — продолжительный, повторно-кратковременный или кратковременный
5. Условия эксплуатации — температура, влажность, запыленность

Правильный выбор электродвигателя обеспечит эффективную и надежную работу оборудования.

Перспективы развития электродвигателей

Основные направления совершенствования электродвигателей:

• Повышение энергоэффективности
• Разработка новых магнитных материалов
• Создание компактных высокомощных двигателей
• Интеграция с системами управления и диагностики
• Использование сверхпроводников в обмотках

Развитие электродвигателей тесно связано с прогрессом в области электроники, материаловедения и систем управления. Это открывает новые возможности для их применения в различных сферах.

Урок 36 (дополнительный материал). Принцип действия электродвигателя. Электроизмерительные приборы

Принцип действия электродвигателя.

Электродвигатель – это просто устройство для эффективного преобразования электрической энергии в механическую.

В основе этого преобразования лежит магнетизм. В электродвигателях используются постоянные магниты и электромагниты, кроме того, используются магнитные свойства различных материалов, чтобы создавать эти удивительные устройства.

Существует несколько типов электродвигателей. Отметим два главных класса: AC и DC.

Электродвигатели класса AC (Alternating Current) требуют для работы источник переменного тока или напряжения (такой источник Вы можете найти в любой электрической розетке в доме).

Электродвигатели класса DC (Direct Current) требуют для работы источник постоянного тока или напряжения (такой источник Вы можете найти в любой батарейке).

Универсальные двигатели могут работать от источника любого типа.

Не только конструкция двигателей различна, различны способы контроля скорости и вращающего момента, хотя принцип преобразования энергии одинаков для всех типов.

Устройство и принцип работы простейшего электродвигателя.

В основе конструкции электрического двигателя лежит эффект, обнаруженный Майклом Фарадеем в 1821 году: что взаимодействие электрического тока и магнита может вызывать непрерывное вращение. Один из первых двигателей, нашедших практическое применение, был двигатель Бориса Семеновича Якоби (1801 –1874), приводивший в движение катер с 12 пассажирами на борту. Однако для широкого использования электродвигателя необходим был источник дешевой электроэнергии — электромагнитный генератор.

Принцип работы электродвигателя очень прост: вращение вызывается силами магнитного притяжения и отталкивания, действующими между полюсами подвижного электромагнита (ротора) и соответствующими полюсами внешнего магнитного поля, создаваемого неподвижным электромагнитом (или постоянным магнитом) — статором.

Вращающаяся часть электрической машины называется ротором (или якорем), а неподвижная — статором. В простом электродвигателе постоянного тока блок катушки служит ротором, а постоянный магнит — статором.

Сложность заключается в том, чтобы добиться непрерывного вращения двигателя. А для этого надо сделать так, чтобы полюс подвижного электромагнита, притянувшись к противоположному полюсу статора, автоматически менялся на противоположный — тогда ротор не замрет на месте, а повернется дальше — по инерции и под действием возникшего в этот момент отталкивания.

Для автоматического переключения полюсов ротора служит коллектор. Он представляет собой пару закрепленных на валу ротора пластин, к которым подключены обмотки ротора. Ток на эти пластины подается через токоснимающие контакты (щетки). При повороте ротора на 180° пластины меняются местами — это автоматически меняет направление тока и, следовательно, полюсы подвижного электромагнита. Так как одноименные полюсы взаимно отталкиваются, катушка продолжает вращаться, а ее полюсы притягиваются к соответствующим полюсам на другой стороне магнита.

Простейший электродвигатель

Простейший электродвигатель работает только на постоянном токе (от батарейки). Ток проходит по рамке, расположенной между полюсами постоянного магнита. Взаимодействие магнитных полей рамки с током и магнита заставляет рамку поворачиваться. После каждого полуоборота коллектор переключает контакты рамки, подходящие к батарейке, и поэтому рамка вращается.

В некоторых двигателях для создания магнитного поля вместо постоянного магнита служит электромагнит. Витки проволоки такого электромагнита называются обмоткой возбуждения.

Электродвигатели используются повсюду. Даже дома вы можете обнаружить огромное количество электродвигателей. Электродвигатели используются в часах, в вентиляторе микроволновой печи, в стиральной машине, в компьютерных вентиляторах, в кондиционере, в соковыжималке и т. д. и т. п. Ну а электродвигатели, применяемые в промышленности, можно перечислять бесконечно. Диапазон физических размеров – от размера со спичечную головку до размера локомотивного двигателя.

Показанный ниже промышленный электродвигатель работает и на постоянном, и на переменном токе. Его статор – это электромагнит, создающий магнитное поле. Обмотки двигателя поочередно подключаются через щетки к источнику питания. Одна за другой они поворачивают ротор на небольшой угол, и ротор непрерывно вращается.

Промышленный электродвигатель

 

Электроизмерительные приборы.

Электроизмерительные приборы — класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин.

Группа электромагнитных приборов является наиболее распространенной. Принцип их действия, использованный впервые еще Ф. Кольраушем в 1884 году, основан на перемещении подвижной железной части под влиянием магнитного потока, создаваемого катушкой, по которой пропускается ток. Практическое осуществление этого принципа отличается разнообразием.

Ориентирующее действие магнитного поля на контур с током используют в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы – амперметрах, вольтметрах и др.  

Устройство прибора магнитоэлектрической системы

Измерительный прибор магнитоэлектрической системы устроен следующим образом.

Берут лёгкую алюминиевую рамку 2 прямоугольной формы, наматывают на неё катушку из тонкого провода. Рамку крепят на двух полуосях О и О’, к которым прикреплена также стрелка прибора 4. Ось удерживается двумя тонкими спиральными пружинами 3. Силы упругости пружин, возвращающие рамку к положению равновесия в отсутствие тока, подобраны такими, чтобы были пропорциональными углу отклонения стрелки от положения равновесия. Катушку помещают между полюсами постоянного магнита М с наконечниками формы полого цилиндра. Внутри катушки располагают цилиндр 1 из мягкого железа. Такая конструкция обеспечивает радиальное направление линий магнитной индукции в области нахождения витков катушки (см рисунок).

В результате при любом положении катушки силы, действующие на нее со стороны магнитного поля, максимальны и при неизменной силе тока постоянны. Векторы F и –F изображают силы, действующие на катушку со стороны магнитного поля и поворачивающие ее. Катушка с током поворачивается до тех пор, пока силы упругости со стороны пружины не уравновесят силы, действующие на рамку со стороны магнитного поля. Увеличивая силу тока в рамке в 2 раза, рамка повернётся на угол, вдвое больший. Это происходит потому, что F_m~I.

Силы, действующие на рамку с током прямо пропорциональны силе тока, то есть можно, проградуировав прибор, измерять силу тока в рамке.

Точно так же можно прибор настроить на измерение напряжения в цепи, если проградуировать шкалу в вольтах, причём сопротивление рамки с током должно быть выбрано очень большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором измеряем напряжение.

Дополнительные материалы.

1. Видео-ролик «Принцип работы электродвигателя»

2. Презентация «Электроизмерительные приборы» скачать с Яндекса

Медиа-материалы из Единой коллекции Цифровых Образовательных Ресурсов:

Рисунок «Вольтметр» 8_140
Рисунок-плакат «Электродвигатель» 8_224
Слайд-шоу «Работа электродвигателя» 8_225
Рисунок-плакат «Электроизмерительный прибор электродинамической системы» 8_227
Рисунок-плакат «Электроизмерительный прибор» 8_228
Слайд-шоу «Работа амперметра» 8_229
Слайд-шоу «Работа электроизмерительного прибора» 8_230

устройство, характеристики и принцип работы

Электродвигатели – это устройства, которые приводят в действие промышленное и иное оборудование. Они изготавливаются в различном исполнении и имеют несколько вариантов формы по защите от воздействий окружающей среды. Электродвигатели имеют решетку, которая помогает предотвратить попадание внутрь посторонних предметов и соблюдать технику безопасности.

Многие двигатели оснащены вентиляционными отверстиями, которые обращены книзу или расположены в вертикальной плоскости для защиты от попадания жидкостей. Если этих отверстий нет, то такие промышленные электродвигатели называют закрытыми. Из-за того, они плохо охлаждаются, их мощность меньше, чем у оборудования с защитным устройством.

Самый распространенный вид – это обдуваемые электродвигатели. Они имеют конструкцию с наружным вентилятором, закрытым клапаном, который прикрывает конец вала, противоположный шкивам.

Промышленные электродвигатели делятся на виды в зависимости от формы исполнения. Вертикальные используют для привода промышленного гидравлического насоса, в том числе насоса для собственных нужд АЭС. Вертикальные электродвигатели делятся на синхронные и асинхронные.

Ступенчатое регулирование частоты вращения для привода механизмов обеспечивают двухскоростные электродвигатели различного монтажного исполнения. Их главными преимуществами считается высокий уровень производительности, высокие пусковые моменты, низкие уровни шума и вибраций.

Синхронные электродвигатели постоянного тока неэкономично применять при малой мощности. Чтобы получить постоянную скорость вращения при малой мощности, нужно использовать синхронные реактивные двигатели. Действует оо таким образом, что свободная ориентация ротора обеспечивает магнитному потоку статора оптимальную магнитную проводимость.

Асинхронный двигатель является электрической машиной переменного тока, в которой частота вращения роторов не равна частоте вращений магнитного поля, создающегося током обмотки статоров. Этот вид двигателя является самым распространенным и используется в качестве основного преобразователя энергии электрической в механическую.

Электродвигатели асинхронные имеют статоры и роторы, которые разделены воздушными зазорами. Активной частью является обмотка и магнитопровод; остальные части выполняют конструктивную роль и обеспечивают необходимую прочность, охлаждение, жёсткость, возможность вращения и т. д.

Конструкция ротора асинхронного электродвигателя позволяет подразделять их на основные типы: с фазным и короткозамкнутым ротором. Оба вида обладают одинаковой конструкцией статора и отличаются исполнениями обмотки ротора.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутыми роторами имеет маленький пусковой момент и большой пусковой ток. Это является значительным недостатком «беличьей клетки», поэтому они применяются в том электрическом приводе, где не требуется большой пусковой момент. Достоинством является лёгкость изготовления, отсутствие механических контактов со статическими частями машин, что является гарантией долговечности и снижения затрат на обслуживание.

Благодаря существованию электродвигателя с фазным ротором существует возможность увеличения пускового момента до максимальных значений с помощью пускового реостата.  Это оборудование применяется для привода механизма, который пускается в ход при больших нагрузках или требует плавного регулирования скоростей.

 

 

Новости:

Поставка оборудования для установок обезвоживания и гидрокрекинга нефтеперерабатывающего завода КИНЕФ

Все новости

Электродвигатель

— принцип работы, схема

Последнее обновление Teachoo — 16 марта 2023 г. Это вращающееся устройство (устройство, которое вращается или перемещается по кругу)

Он преобразует электрическую энергию в механическую энергию

Они используются в электрических вентиляторах, холодильниках, стиральных машинах, миксерах и т. д.

вот как это выглядит

Принцип работы электродвигателя

Электродвигатель работает по принципу

когда прямоугольную катушку помещают в магнитное поле и через нее пропускают ток,

на катушку действует сила, которая непрерывно вращает ее

Конструкция электродвигателя

Электродвигатель состоит из

• Прямоугольная катушка провода ABCD
• А сильный подковообразный магнит (или 2 разных магнита) — Если мы возьмем 2 магнита, северный полюс первого магнита обращен к южному полюсу другого магнита, как показано на рисунке. ..
• катушка расположена перпендикулярно магниту как показано на рисунке
• Концы катушки соединены с разрезные кольца — П и В
  
  Разрезные кольца действуют как коммутатор — который меняет направление тока в цепи
• Внутренняя сторона разрезных колец изолированы и прикреплены к оси (который может свободно вращаться)
• Внешние токопроводящие кромки разъемных колец жесткие два стационарные щетки — X и Y
• Эти щетки крепятся к батарея чтобы завершить цепь

Работа электродвигателя

Давайте посмотрим на работу электродвигателя.

• Когда батарея включена, ток течет через катушку АВ от А к В,
  и магнитное поле с севера на юг…
  Итак, по правилу левой руки Флеминга к АВ приложена направленная вниз сила.

  Точно так же восходящая сила применяется к компакт-диску.
  

  Таким образом, катушка вращается, при этом AB движется вниз, а CD вверх

• Теперь катушки AB и CD меняются местами,
  Так как ток течет от C к D, а магнитное поле от севера к югу
  CD получит направленную вверх силу и будет двигаться вверх

  Аналогично, AB будет двигаться вниз
  Итак, наша катушка сделала бы половину оборота

• Но, мы не хотим половинчатых оборотов,
  Нам нужен полный оборот катушки.
• Итак, для этого мы изменим направление тока в катушке, когда она сделает половину оборота.
• Чтобы изменить направление тока, мы используем коммутатор.
  Коллектор состоит из разъемных колец (двух колец с некоторым зазором между ними) и щеток, прикрепленных к цепи.
• Теперь, когда катушка вращается, кольца вращаются вместе с ней.
  Когда катушка становится параллельной магнитному полю,
  щетки X и Y касаются зазора между кольцами
  и цепь разрывается
• Теперь из-за инерции кольцо продолжает двигаться. .. так что противоположный конец кольца теперь соединен с положительным концом провода.
  Разрезное кольцо P соединяется с катушкой CD, а разрезное кольцо Q соединяется с катушкой AB.
  Меняет направление тока в цепи.
• Теперь, когда CD находится слева, а AB справа..
  Ток в CD становится обратным, то есть с D на C.
  Итак, сила на CD направлена ​​вниз, а сила на AB направлена ​​вверх
  Таким образом, катушка продолжает вращаться
• Это реверсирование электрического тока происходит каждые пол-оборота.
  и катушка продолжает вращаться до отключения батареи

Примечание — Если бы разрезное кольцо не использовалось, катушка вращалась бы наполовину по часовой стрелке и наполовину против часовой стрелки.

Следовательно, цель разъемного кольца состоит в том, чтобы изменить направление тока и заставить катушку вращаться в одном направлении.

Чтобы написать «Работа электродвигателя» в экзаменационной работе, отметьте — NCERT Вопрос 11

Как коммерческие электродвигатели увеличивают производимую мощность и мощность двигателей?

Они увеличивают производимую силу и мощность двигателей на

• Использование электромагнита вместо постоянного магнита
• Большое количество витков проводящего провода (чем больше витков в проводе, тем больше магнитное поле)
• Сердечник из мягкого железа, на котором намотана катушка

Примечание : Сердечник из мягкого железа, на который намотана катушка вместе с витками, называется арматура .
Увеличивает мощность двигателя.

Примечание : Для тебя Экзамены,
пожалуйста, напишите принцип, работа, конструкция электродвигателя.
И не забудьте сделать первую цифру (та, что указана в NCERT)

Вопросы

NCERT Вопрос 3 — Устройство, используемое для получения электрического тока, называется

1. генератор.
2. гальванометр.
3. амперметр.
4. мотор.

Посмотреть ответ

NCERT Вопрос 6 (а) — Укажите, верны или нет следующие утверждения.

а) Электрический двигатель преобразует механическую энергию в электрическую.

Посмотреть ответ

NCERT Вопрос 11 — Нарисуйте маркированную схему электродвигателя. Объясните его принцип и работу. Какова функция разрезного кольца в электродвигателе?

Посмотреть ответ

NCERT Вопрос 12 — Назовите некоторые устройства, в которых используются электрические двигатели.

Посмотреть ответ

Вопросы 2 Страница 233 — Каков принцип работы электродвигателя?

Посмотреть ответ

Вопросы 3 Страница 233 — Какова роль разрезного кольца в электродвигателе?

Посмотреть ответ

Электродвигатели — Магнитная Академия

Усильте этот практический урок об электродвигателях.

---

Общие сведения

Электродвигатель состоит из двух частей: статора и ротора. В двигателе статор — это часть, которая остается неподвижной, а ротор — это часть, которая движется. Основным принципом для всех работающих двигателей является магнитное притяжение и отталкивание. Поскольку магнит больше не движется после притяжения, двигателю нужен какой-то способ манипулировать магнитными полями, чтобы магниты непрерывно притягивались и отталкивались. Один из способов сделать это — иметь текущие изменяющиеся направления. Поскольку электричество переменного тока чередуется, оно естественным образом меняет направление магнитного поля при каждом изменении.

---

Зачем делать это в своем классе

• Для поощрения следующих навыков процесса научного исследования: предсказание, наблюдение, разработка гипотезы и выводы
• Чтобы помочь учащимся понять взаимосвязь между электричеством и магнетизмом
• Чтобы позволить учащимся манипулировать переменными и записывать изменения

---

Материалы

• Батарея D
• #20 Медный магнитный провод
• 2 Скрепки
• Резиновая лента
• Кольцевой или дисковый магнит
• Наждачная бумага

---

Процедура

1. Намотайте магнитный провод на батарею D. Оставьте хвостик по 3-5 см на каждом конце. Аккуратно снимите витки с батареи, а хвосты намотайте на противоположные стороны катушки. Получившаяся форма должна выглядеть как круг с двумя линиями, отходящими от противоположных концов.
2. Используйте мелкую наждачную бумагу, чтобы удалить изоляцию с одного из хвостовиков и только с верхней половины противоположного хвостовика.
3. Расправьте хвосты так, чтобы они были точно напротив друг друга. Проще всего это сделать, если катушка ровно лежит на столе. Это будет ваша арматура для вашего двигателя.
4. Разверните две скрепки и согните их в опоры для хвостов арматуры. Они будут подвешивать катушку над узлом батарея/магнит.
5. Используйте резиновую ленту, чтобы прикрепить по одной скрепке к каждой батарее (+ и -).
6. Поместите магнит сверху на сторону батареи посередине между двумя опорами для скрепок. Магнит должен притягиваться к батарее.
7. Установите арматуру в опоры для скрепок. Убедитесь, что ему позволено свободно вращаться.