Принцип работы электродвигателя переменного тока. Принцип работы и устройство электродвигателя переменного тока: подробный обзор

Как устроен электродвигатель переменного тока. Какие бывают типы электродвигателей. Как работает асинхронный двигатель. В чем особенности однофазных двигателей. Как происходит пуск однофазного двигателя.

Устройство и принцип работы электродвигателя переменного тока

Электродвигатель переменного тока — это электрическая машина, преобразующая электрическую энергию переменного тока в механическую энергию вращения вала. Основными частями любого электродвигателя являются статор и ротор.

Статор — это неподвижная часть двигателя, состоящая из корпуса и сердечника с обмотками. Ротор — вращающаяся часть, расположенная внутри статора на подшипниках. Принцип действия электродвигателя основан на взаимодействии магнитных полей статора и ротора.

Как работает электродвигатель переменного тока?

При подаче переменного тока на обмотки статора создается вращающееся магнитное поле. Оно индуцирует токи в обмотке ротора. Взаимодействие магнитного поля статора и токов ротора создает вращающий момент, приводящий ротор в движение. Скорость вращения ротора немного отстает от скорости вращения магнитного поля статора.

Основные типы электродвигателей переменного тока

Выделяют следующие основные типы электродвигателей переменного тока:

• Асинхронные двигатели
• Синхронные двигатели
• Коллекторные двигатели

Наиболее распространенными являются асинхронные двигатели благодаря простоте конструкции и высокой надежности.

Устройство и принцип работы асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель состоит из статора с трехфазной обмоткой и ротора. Ротор может быть короткозамкнутым или фазным.

Как работает асинхронный двигатель?

Принцип работы асинхронного двигателя:

1. Трехфазный ток в обмотках статора создает вращающееся магнитное поле
2. Магнитное поле пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС
3. Под действием ЭДС в обмотке ротора возникают токи
4. Взаимодействие токов ротора с магнитным полем статора создает вращающий момент
5. Ротор начинает вращаться вслед за полем статора с небольшим отставанием

Особенности однофазных асинхронных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели широко применяются в бытовой технике. Их особенность в том, что они питаются от однофазной сети переменного тока.

В чем отличие однофазного двигателя от трехфазного?

Основные отличия однофазного асинхронного двигателя:

• Имеет только одну рабочую обмотку на статоре
• Требует специальных мер для создания пускового момента
• Обладает меньшей мощностью и КПД по сравнению с трехфазными

Пуск однофазного асинхронного двигателя

Однофазный двигатель не может запуститься самостоятельно, так как создает только пульсирующее магнитное поле. Для создания пускового момента применяются следующие способы:

Как запускается однофазный электродвигатель?

• Использование пусковой обмотки, смещенной на 90° относительно рабочей
• Применение пускового конденсатора
• Использование экранированных полюсов в статоре
• Расщепление фазы с помощью активного сопротивления

После запуска пусковые устройства обычно отключаются с помощью центробежного выключателя.

Устройство статора однофазного двигателя

Статор однофазного асинхронного двигателя состоит из следующих основных элементов:

Из чего состоит статор однофазного электродвигателя?

• Магнитопровод из электротехнической стали
• Основная (рабочая) обмотка
• Пусковая обмотка (у двигателей с пусковой обмоткой)
• Выводы для подключения к сети

Рабочая и пусковая обмотки располагаются в пазах статора под углом 90° друг к другу. Это необходимо для создания вращающегося магнитного поля при пуске.

Конструкция ротора однофазного асинхронного двигателя

Ротор однофазного асинхронного двигателя может быть короткозамкнутым или с фазной обмоткой.

Какие бывают типы роторов в однофазных двигателях?

Основные типы роторов:

1. Короткозамкнутый ротор:
   • Сердечник из листовой электротехнической стали
   • Алюминиевая обмотка, выполненная в виде беличьей клетки
2. Фазный ротор:
   • Обмотка из изолированного провода
   • Контактные кольца для подключения пускового реостата

Наиболее распространены двигатели с короткозамкнутым ротором из-за простоты конструкции.

Принцип действия однофазного асинхронного двигателя

Рассмотрим подробнее, как работает однофазный асинхронный двигатель на разных этапах:

Как происходит работа однофазного электродвигателя?

1. При подключении к сети в рабочей обмотке статора возникает переменный ток
2. Ток создает пульсирующее магнитное поле
3. Пульсирующее поле можно разложить на две вращающиеся составляющие
4. Эти поля индуцируют токи в роторе
5. Взаимодействие токов ротора с полем статора создает вращающий момент
6. Ротор начинает вращаться, преодолев момент инерции

Для создания пускового момента используется пусковая обмотка или другие пусковые устройства.

Способы изменения направления вращения

Направление вращения ротора однофазного асинхронного двигателя зависит от взаимного расположения магнитных полей рабочей и пусковой обмоток.

Как изменить направление вращения однофазного двигателя?

Основные способы реверса:

• Изменение направления тока в пусковой обмотке
• Переключение начала и конца рабочей обмотки
• Использование специального реверсивного переключателя

Важно помнить, что частые реверсы могут привести к перегреву обмоток двигателя.

Двигатель Однофазный Переменного Тока: Принцип Работы

Простое и крайне надежное устройство

Любой электрический двигатель – это устройство, способное преобразовывать электрическую энергию в кинетическую, то есть энергию вращения, которая по цепям передается на ведомые устройства. Применяются электрические двигатели сегодня практически везде. Эти устройства, которые практически не изменились за последние 150 лет, можно встретить даже в зубных щетках.

Сегодня мы поговорим с вами про электродвигатели переменного тока однофазные, узнаем, как они устроены и за счет каких сил приводятся в движение.

Содержание

• Основная информация
  • Принцип действия однофазного двигателя
  • Подключение двигателя
• Строение асинхронного однофазного двигателя
  • Асинхронный двигатель
  • Что происходит в обмотках при включении

Основная информация

Синхронный однофазный двигатель переменного тока работает от общественной сети

Итак, особенностью однофазного двигателя является то, что он способен запитываться от стандартной электрической сети с частотой 50 Гц и напряжением 220 В.

• Ставят такие электромоторы в основном в устройствах небольшой мощности, так как по эффективности они существенно уступают двухфазным и трехфазным аналогам.
• Мощность данных агрегатов варьируется от 5 Вт до 10 кВт.
• Однофазная схема подключения двигателя существенно влияет на его КПД, который приблизительно равен 70% от показателей такого же по мощности двигателя, но трехфазного. Также у них меньше пусковой момент, а перегрузочная способность выше.

Электрический двигатель в разрезе

• На самом деле, если разобрать строение такого двигателя, то он будет иметь 2 фазы, но так как задействуется, фактически, лишь одна из них, то и называют его однофазным.
• Строение мотор имеет самое что ни наесть классическое – подвижная часть (ротор или якорь) и неподвижная часть (статор).
• Вращение подвижных частей двигателя происходит за счет взаимодействия магнитных полей – подробнее об этом чуть дальше.
• Несомненным плюсом такого мотора можно считать простую и надежную конструкцию с короткозамкнутым ротором.
• А главным минусом можно посчитать неспособность самостоятельно выработать магнитное поле, что не позволяет ему самостоятельно запускаться при подключении к сети питания.
• Считается, что для того чтобы ротор пришел в движение требуется минимум 2 обмотки, а также смещение одной относительно второй на определенный градус.

Асинхронный двигатель переменного тока

• Если сопоставить все эти моменты, то можно понять следующее.
• На статоре однофазного электромотора располагается пусковая обмотка, которая смещена по отношению к рабочей, основной обмотке на 90 градусов.
• В цепь, питающую обмотку, включаю фазосдвигающее устройство – конденсаторы, катушки индуктивности, резисторы активного типа.
• То есть, фактически мы говорим про те же моторы двух- и трехфазного типа, только сдвиг фазы достигается не за счет подключения, а за счет схем согласования.

Принцип действия однофазного двигателя

Однофазный синхронный двигатель переменного тока

Теперь давайте попробуем систематизировать то, что мы понаписали в предыдущей главе, чтобы принцип работы таких устройств стал понятен каждому.

Как работает асинхронный электродвигатель однофазный

• Итак, при подключении питания, ток начинает бежать по обмоткам статора. Движение тока порождаем пульсирующее магнитное поле. Почему пульсирующее, да потому что ток в общественных сетях имеет частоту в 50 Гц, то есть за секунду 50 раз меняет направление своего движения. Соответственно меняются и параметры магнитного поля
• Мы все знаем про такое явление, как электромагнитная индукция. Если кто-то не знает, то бегом читать – вкратце, это явление порождает электрический ток в проводнике, который перемещается поперек магнитного поля, причем нет никакой разницы, что будет двигаться – проводник или поле.
• Если устройство не будет иметь пусковых механизмов, то ротор останется неподвижным, так как в нем до сих пор нет тока, а значит и магнитного поля, а магнитные поля от тока в статора равнозначны, и тянут, так сказать, в разных направлениях, как лебедь, рак и щука.
• Но если ротору дать толчок в любую из сторон, в нем моментально начнет расти электродвижущая сила (ЭДС), которая начнет генерировать свое магнитное поле. В результате взаимодействия этих полей двигатель продолжит вращаться в туже сторону, несмотря на то, что основное магнитное поле постоянно меняет свое направление.

Однофазный коллекторный электродвигатель переменного тока – принцип работы

• Заставляет сдвинуться с места ротор пусковая обмотка, которую мы уже упоминали. Точнее делает это результирующее магнитное поле от основной и пусковой обмоток.
• Эта обмотка требует включения только при пуске мотора.

Интересно знать! В маломощных моторах пусковая обмотка является короткозамкнутой.

• Момент включения пусковой обмотки связан с пусковой кнопкой – обычно ее необходимо удерживать на протяжении нескольких секунд, пока двигатель не начнет вращаться с нормальной скоростью.
• Когда контакт на кнопке размыкается, двигатель переходит полностью в однофазный режим.
• Важно помнить, что пусковая фаза не предназначается для долгой работы – обычно время ее активного состояния составляет около 3 секунд. Если попытаться превысить данное значение обмотка начнет перегреваться, что может привести к выходу элемента из строя.
• Становится понятным, что ручной контроль за пуском двигателя неэффективен и малонадежен, поэтому данный процесс в современных устройствах автоматизирован. В них устанавливаются тепловые реле и центробежные выключатели.
• Первый элемент контролирует нагрев обеих обмоток и отключает питание, если температура достигает критического значения.
• Второй отключает питание пусковой фазы, как только ротор разгонится до нужных оборотов.

Подключение двигателя

Как подключается коллекторный однофазный электродвигатель переменного тока

Итак, мы уже поняли, что для работы такому мотору требуется всего одна фаза на 220 В, то есть включается он в обыкновенную розетку, что, собственно, и делает эти устройства такими популярными несмотря на низкий КПД и прочие недостатки.

Интересно знать! Практически все бытовые приборы оборудованы именно такими двигателями.

Различные варианты подключения

• Однофазные двигатели переменного тока по подключению делят на три типа: вариант с пусковой обмоткой и рабочим конденсатором.
• В первом пусковая обмотка запитана через конденсатор только во время старта – собственно, его мы описали в предыдущей главе.
• Во втором она подключена через конденсатор постоянно.
• В третьем вместо конденсатора используется сопротивление.

Коллекторный однофазный двигатель переменного тока от стиральной машины

• Для последнего типа подключения может использоваться пусковой резистор, который подключается к пусковой обмотке последовательно. За счет этого удается получить сдвиг фаз на 30 градусов, чего вполне хватает для раскрутки двигателя.
• Также дополнительная обмотка может сама по себе иметь высокое активное сопротивление.
• Сдвиг фаз также может быть получен за счет того, что пусковая фаза будет иметь высокое сопротивление и меньшую индуктивность.

Конденсаторный пуск имеет следующие особенности:

• Чтобы достигнуть максимального значения пускового момента, достаточного для старта двигателя, нужно вращающееся круговое магнитное поле. Таковое возникает, когда обмотки сдвинуты относительно друг друга на 90 градусов – сразу становится понятно, что ни резистор, ни дроссель не смогут задать такое значение. А вот если правильно подобрать емкость конденсатора – ну вы поняли…
• Конденсатор необходимо подбирать по потребляемому току.

Конденсатор и переменный ток

Интересно знать! На нашем сайте есть очень познавательная статья про то, как конденсаторы ведут себя в цепи переменного тока. Если интересно, обязательно ознакомьтесь.

Кстати, если вы пытаетесь самостоятельно подключить такой двигатель в сеть, но не знаете, какие выводы к какой обмотке относятся, просто замерьте их сопротивление. Для основной оно составит где-то 12 Ом, а для пусковой – 30.

Строение асинхронного однофазного двигателя

Однофазный коллекторный двигатель переменного тока

Итак, мы  вами в первой части статьи разобрали общие понятия об однофазных двигателях, принципе их работы и подключении. Такой информации хватило бы для поверхностного изучения, но нас такой подход не совсем устраивает. Для любителей технических подробностей, давайте разберем теперь все детальнее.

Асинхронный двигатель

Электрические моторы бывают синхронными и асинхронными. Разница между ними состоит в том, что в синхронном, скорость вращения якоря совпадает с вращением магнитного поля, а в асинхронном ротор несколько отстает.

• Последний вариант является самым распространенным, так как имеет более простую конструкцию и очень надежен. Синхронные применяются лишь в тех сферах, где очень важен контроль за оборотами двигателя.
• Вы уже, наверное, обратили внимание на то, что словом фаза называются разные понятия – и количество питающих проводов, и обмотки на статоре и сдвиг по углам. И мы даже сказали, что однофазные двигатели, фактически имеют две фазы, но называются они таковыми именно по количеству питающих проводов.
• Мы также писали, что мотор имеет подвижную и неподвижную части. Давайте разберем их строение подробнее.

Коллекторные электродвигатели переменного тока однофазные

• Ротор агрегата представляет собой вал, который держится в корпусе двигателя при помощи подшипников вращения. За счет них же он свободно крутится вокруг своей оси. Строение этого элемента будет отличаться в зависимости от того является двигатель коллекторным или бесколлекторным. Давайте начнем со второго.
• На валу бесколлекторного фазного ротора закреплен магнитопровод, который набирается из шихтованных стальных пластин.
• Снаружи магнитопровода имеются пазы, в которых находятся стержни обмоток – обычно из меди.

Двигатель с ротором фазного типа

• С концов стержни соединяются с кольцами, которые накоротко их замыкают – их называют замыкающими кольцами.

Строение фазного ротора

• Внутри данной обмотки будет течь ток, который индуктируется магнитным полем статора – никаких внешних подключений он не имеет.
• Магнитопровод служит для лучшего прохождения магнитного поля, которое создается в роторе.
• Для таких устройств характерна высокая надежность, так как они не имеют трущихся деталей. Управление скоростью вращения двигателя осуществляется только за счет тока на основной обмотке статора.
• Коллекторный двигатель переменного тока однофазный по своему строению мало чем отличается от ротора двигателя постоянного тока. Собственно, такие двигатели являются универсальными и могут запитываться как переменным, так и постоянным током.
• Фазы ротора подключаются к питающей сети через коллектор, который контактирует со щетками, которые в свою очередь уже соединяются с питающей цепью.
• Строение таких двигателей более сложное, также их надежность будет ниже, но они являются более гибкими в управлении.

На фото – статор электродвигателя

• Статор является пассивной частью электромотора – он неподвижен и состоит из магнитопровода и обмотки.
• Назначение этого элемента – генерирование неподвижного или вращающегося магнитного поля.
• У однофазного двигателя от статора будет отходить четыре вывода – два для рабочей обмотки и два для пусковой. Как их отличить мы уже писали.

Помимо этих элементов двигатели имеют следующие составляющие:

• Станина и корпус устройства, которые удерживают в себе все рабочие части и позволяют закрепить устройство на поверхности;
• Внешняя электрическая цепь – кнопка включения, устройство регулировки оборотов, провода и устройства для шунтирования дополнительной обмотки;
• Крыльчатка – активное охлаждение двигателя, располагается также на валу;
• Подшипники вращения.

Что происходит в обмотках при включении

Чтобы лучше понять принцип взаимодействия магнитных полей, давайте представим, что у нашего двигателя обмотка имеет всего один виток. Провод при этом уложен в магнитопроводе так, что его части разведены на 180 градусов, то есть уложены друг напротив друга.

• Подключаем питание, и по нашему проводу начинает течь синусоидальный или переменный ток.

Полный период синусоидального тока

• Период синусоидального тока состоит из двух полупериодов, при которых ток двигается в разных направлениях. Именно это изображено на схеме выше.
• Как вы можете видеть, изначально значение тока равно нулю, затем он растет, достигая пика, после чего падает до нулевой отметки и опять возрастает, но уже в другом направлении.
• Давайте представим, что ток и магнитное поле от него замерли в какой-то точке. Представьте, что смотрите на виток сбоку – он будет похож на букву «С».
• Ток протекает в верхней горизонтальной части обмотки влево, соответственно, в нижней – вправо. При этом ток одинаков и получается так, что создаваемое им магнитное поле противодействует друг другу. Почему ротор и находится в неподвижном состоянии.
• Итак, ток течет, меняется его величина и направление, как и у магнитного поля, но они всегда остаются в противовесном состоянии, поэтому ротор так и продолжает стоять.

Как же создается сила, заставляющая ротор вращаться?

Инструкция по работе однофазного двигателя переменного тока

• Как вариант можно толкнуть его рукой и этого будет достаточно, чтобы совершить пуск, но мы же говорим про техническое решение вопроса!
• Ну ладно, мы уже знаем, что нам потребуется еще одна обмотка.
• Обмотка сделана из более толстого провода, чтобы она смогла пропустить большие токи. Фаза тока в этой обмотке отстает от основной на 90 градусов, то есть когда ток в основной обмотке уже опустился до нуля, здесь он буден на пике (отстает на четверть периода). В итоге разница магнитных полей придает ротору первый вращающий импульс. Направление вращения зависит от полярности подключения концов пусковой обмотки.
• Как только ротор начинает вращаться, в нем создается ЭДС.
• Направление тока в стержнях будет противоположно направленным, так как на них воздействуют разные магнитные поля.
• За счет возникновения вращающего момента двигатель моментально подхватит направление вращения и начнет раскручивать ротор до достижения им максимальных оборотов. Но почему не происходит торможения, когда ток в статоре меняет свое направление на обратное?
• Дело в том, что, по сути ничего не меняется. Просто подталкивающая вращение сила будет переходить с верхней части обмотки на нижнюю и обратно. А так как двигатель уже получил смещение в одну из сторон, а противодействующая сила может лишь уравновесить, то коэффициент ускорения будет несколько сильнее торможения.

То есть, в роторе будут наводиться токи с разной частотой, которые будут создавать моменты сил с разными направлениями, именно поэтому якорь продолжит вращаться в том же направлении.

На этом закончим наш материал. Мы узнали, как устроены электродвигатели переменного тока однофазные, если тема вам интересно, то посмотрите следующее увлекательное видео.

Принцип работы электродвигателя

В настоящее время существует множество устройств, способных преобразовывать различные виды энергии. Среди них ведущее место занимают различные типы электродвигателей, преобразующих энергию электрического тока во вращательное движение вала. Механизмы с электродвигателями получили широкое распространение в промышленности и в быту. Для того чтобы наиболее эффективно использовать эти устройства, необходимо понимать принцип работы электродвигателя.

Содержание

Как устроен классический электродвигатель

Каждый такой агрегат по своей сути является своеобразной технико-механической системой, с основной функцией, направленной на трансформацию электрической энергии во вращательное движение вала. Физическое действие двигателей основано на всем известном явлении электромагнитной индукции. В состав электромотора входят статор и ротор, которые соответственно являются неподвижной и движущейся частью.

В стандартных двигателях статор служит их наружной оболочкой, где происходит формирование неподвижных полей, обладающих магнитными свойствами. Роторная конструкция помещается внутри статора. Она включает в себя определенное число постоянных магнитов, сердечник в виде обмоток из проволоки, коллектор и щетки. Ток проходит по этим обмоткам, изготовленным из проводников, расположенных в виде многочисленных витков.

Когда электрический мотор, в том числе и с короткозамкнутым ротором, присоединяется к источнику питания, статорные и роторные поля начинают взаимодействовать между собой. Это приводит к возникновению момента вращения, вызывающего движение роторного вала агрегата. В свою очередь, энергия вращающегося вала подается к рабочему органу всего технического устройства, составной частью которого является тот или иной двигатель.

В процессе преобразования электричества в механическое движение, возникают определенные энергетические потери. Это связано с силой трения, намагничиванием сердечников, нагревом проводниковых элементов и другими факторами. На КПД электродвигателя оказывает влияние даже сопротивление воздуха деталям, находящимся в движении.

Тем не менее, благодаря современным технологиям, коэффициент полезного действия агрегатов нового поколения может доходить до 90%. Кроме того, эти устройства отличаются экологической чистотой и высокими эксплуатационными характеристиками.

Основные типы электродвигателей

Существуют различные типы и модификации электрических двигателей, отличающихся типом питания, напряжением, пределом мощности, количеством оборотов в минуту. Они могут быть с фазным или с короткозамкнутым ротором. Эти показатели считаются основными, однако во многих случаях особое значение придается размерам и массе, а также энергетическим показателям.

Классификация основных типов электродвигателей выглядит следующим образом:

• Электродвигатели постоянного тока. Устанавливаются в электроприводах с возможностью регулировок, где требуются высокие эксплуатационные и динамические показатели. Они обеспечивают максимально равномерное вращение и обладают способностью к перезагрузке. Чаще всего устанавливаются на всех видах транспорта, работающих от электрического тока.
• Агрегаты переменного тока трёхфазные. Получили более широкое применение в сравнении с прочими устройствами. Они обладают более простой конструкцией, несложные в эксплуатации, надежны и дешевы в производстве. Представители этого типа двигателей используется практически во всей бытовой технике, а также в промышленности, сельском хозяйстве и других областях.
• Синхронный двигатель. Ротор совершает обороты с такой же самой частотой, какая имеется у магнитного поля, образованного в воздушной прослойке. Синхронные моторы функционируют на постоянной и стабильной скорости, поэтому они устанавливаются в вентиляционном и насосном оборудовании, компрессорных установках и генераторах, вырабатывающих постоянный ток.
• Асинхронный электродвигатель в том числе и с короткозамкнутым ротором. Вращение ротора и магнитного поля происходит с различными частотами. Их конструкция предусматривает использование фазного или короткозамкнутого ротора.
• Серводвигатели. Считаются наиболее высокотехнологичными устройствами, работающими на постоянном токе. В основе их функционирования лежат отрицательные обратные связи. Вращение вала регулируется через компьютер, а мощности вполне достаточно для развития нужной скорости.
• Электрические моторы шагового типа. Принцип действия состоит в преобразовании электронных импульсов в дискретное (прерывистое) движение. Нашли широкое применение в компьютерах и прочей оргтехнике. Несмотря на малые размеры, обладают высокой продуктивностью.

Особенности работы электромоторов постоянного тока

Основной действующий принцип работы электродвигателя постоянного тока состоит в следующих процессах. К обмотке возбуждения, называемой также индукторной обмоткой, осуществляется подача постоянного тока. В результате, создается постоянное магнитное поле, используемое для возбуждения. В моторах с использованием постоянных магнитов, создание поля происходит под их воздействием.

Поступление постоянного тока происходит и в якорную обмотку. Здесь он попадает под влияние магнитного поля, созданного статором, создавая момент вращения. В результате такого воздействия, ротор совершает поворот на 90 градусов, затем его обмотки вновь коммутируются и вращающиеся движения продолжаются.

Двигатели, работающие на постоянном токе классифицируются в соответствии со способом возбуждения:

• Независимое возбуждение. Обмотка возбуждения запитывается через независимый источник.
• Параллельное возбуждение. Обмотка возбуждения в этом случае включается одновременно с питанием якорной обмотки.
• Последовательное возбуждение. Включение обмотки возбуждения последовательно с якорной обмоткой.
• Возбуждение смешанного типа. Такие двигатели оборудуются параллельной и последовательной обмотками.

Устройство и принцип работы мотора постоянного тока зависит от многих факторов. Если подключение выполнено напрямую, то во время пуска якорный ток многократно превышает номинальное значение. Для выравнивания этих величин в цепь с якорем устанавливается пусковое сопротивление, выполненное в виде реостата. Плавность в время пуска обеспечивается ступенчатой конструкцией этого устройства. На первом этапе оказываются включены все ступени и сопротивление достигает максимального значения.

По мере того как двигатель разгоняется, возникает сила, противоположная ЭДС. Она постепенно возрастает, а якорный ток снижается за счет последовательного выключения ступеней. Подача электроэнергии на якорь и обмотки возбуждения может быть отрегулирована тиристорными преобразователями, известными как приводы постоянного тока.

Принцип работы электродвигателя переменного тока

Основным отличием этих агрегатов от других устройств считается возможность трансформации электрической энергии в механическую и обратно. Вращательное движение вызывают взаимодействующие магнитные поля. Одно из них относится к категории динамического или вращающегося, а другое считается статическим или постоянным, статическим. В результате их взаимодействия, вал электродвигателя начинает вращаться.

На каждом статоре электромотора наматываются обмотки в количестве трех. К каждой из них соответственно подключаются три фазы. Трехфазный ток характеризуется плавно изменяющимися параметрами напряжения и тока, течение которых имеет вид синусоидального графика. Максимальная мощность в обмотке плавно перетекает из одной ее точки в другую. На концах синусоиды, расположенных на максимальном удалении, значение этой мощности будет наименьшим.

Когда напряжение с трех фаз подается к обмоткам статора, это приводит к образованию магнитного поля, вращающегося с такой же частотой, как и в сети, то есть, 50 Гц. Внутри статора расположен ротор, в котором также образуется магнитное поле. Оно отталкивается от поля статора и создает момент вращения. В общих чертах это принцип работы большинства аналогичных технических устройств.

Как действуют асинхронные электромоторы

Среди всех агрегатов переменного тока, чаще всего во многих сферах используются асинхронные двигатели трехфазного тока. Общий принцип работы асинхронного мотора очень простой и будет рассмотрен ниже. Их количество составляет примерно 90% от всех выпускаемых изделий этого типа. Данные устройства широко используются в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и многих других областях.

Агрегаты асинхронного типа также, как и другие, выпускаются и используются для трансформации переменного тока в механическую работу вала. Если объяснять по-простому, для чайников, понятие асинхронный возникло из-за разницы, возникающей между частотами, с которыми вращаются магнитные поля статоров и роторов. Частота у статора во всех случаях превышает частоту вращения ротора.

Конструкция асинхронного двигателя

В конструкцию асинхронного электродвигателя входят две основные детали – статор и ротор.

Для изготовления статора используются стальные листы, а сам он имеет форму цилиндра. В пазы конструкции укладываются обмотки из медных проводников. Их оси сдвинуты в пространстве относительно друг друга на 120 градусов. Соединение между собой концов каждой обмотки осуществляется по разным вариантам – в виде звезды или треугольником.

Роторные части асинхронных моторов изготавливаются в двух вариантах. В первом случае это изделия с короткозамкнутым ротором, собираемым в форме сердечника из стальных пластинок. В его пазы заливается алюминий в расплавленном виде, что приводит к образованию стержней, коротко замкнутых с торцевыми кольцами. В агрегатах повышенной мощности алюминиевый расплав по технологии заменяется медью.

Второй вариант представляет собой фазный ротор, имеющий такую же трехфазную обмотку, аналогичную обмотке у статора. Как правило, соединение обмоток в этом случае осуществляется звездой, а их свободные концы соединяются с контактными кольцами. Эти же кольца соединяются со щетками, обеспечивающими использование добавочного резистора. Данный элемент уменьшает слишком высокое значение пусковых токов.

Когда к обмотке трехфазного статора подается напряжение, во всех фазах возникает магнитный поток, изменяющийся с такой же частотой, как и в поступающем напряжении. У всех магнитных потоков имеется сдвиг на 120 градусов по отношению друг к другу. В результате образуется общий магнитный поток, который и обеспечивает собственное вращение. Он оказывает влияние на проводники роторных обмоток и создает в них ЭДС.

Принцип работы двигателя переменного тока

Принцип работы двигателя переменного тока — Robocraze перейти к содержанию

Хотите узнать больше о двигателях переменного тока? Если ответ Да! тогда определенно вам нужно проверить этот пост в блоге, потому что он охватывает все о двигателях переменного тока, включая их конструкцию, принцип работы, их типы, их преимущества и области применения. Таким образом, эта запись в блоге представляет собой полное руководство для получения дополнительной информации о двигателях переменного тока.

Двигатели переменного тока широко используются в промышленности для различных промышленных применений, а также в некоторых бытовых приборах. Итак, в этом блоге давайте посмотрим, что они из себя представляют и как они работают. Оставайтесь с нами и давайте начнем!

Что такое двигатель переменного тока?

Электродвигатель переменного тока представляет собой электрическую машину, которая потребляет переменный ток и производит вращательное движение. Разница между двигателем переменного тока и двигателем постоянного тока заключается в том, что двигатель переменного тока использует для работы источник переменного тока. Также в двигателе постоянного тока мощность проходит через якорь с помощью щеток и коммутатора, поэтому этот двигатель также называют кондуктивным. Тогда как в двигателе переменного тока вместо того, чтобы получать мощность от проводимости к катушке якоря, здесь мощность поступает от катушки якоря с помощью индукции. Представьте, что у нас есть трансформатор. Подобно мощности, передаваемой от первичной обмотки к вторичной в трансформаторе, в двигателе переменного тока происходит то же явление.

Строительство двигателя переменного тока

Он состоит из двух основных частей:

Статор: Это статика или не движущаяся часть мотора

Статор. Сердечник

Сердечник статора: Ламинированный и с прорезями для трехфазных обмоток

Ротор: Является движущейся частью двигателя

Два типа в зависимости от конструкции ротора

Ротор с короткозамкнутым ротором и ротор с контактными кольцами.

Принцип работы двигателя переменного тока

Когда 3-фазный ток течет по 3-фазной обмотке, создается вращающееся магнитное поле, которое имеет постоянную величину, но вращается в зависимости от частоты питания. Здесь вращающееся магнитное поле означает, что его фазовый угол изменяется (аналогично тому, как изменяется фазовый угол источника переменного тока) из-за синусоидального характера источника питания.

 

 

Генерируемое вращающееся магнитное поле пересекается проводником ротора. Таким образом, согласно закону Фарадея, изменение магнитного поля создает в роторе ЭДС, которая приводит к возникновению тока.

Эта сила F действует на ротор, и он вращается в том же направлении, что и магнитное поле.

Кроме того, ток, генерируемый по закону Ленца, создает противоположное магнитное поле, противодействующее причине, вызвавшей его. Таким образом, чтобы уменьшить эти потери на вихревые токи, применяется ламинирование.

Типы двигателей переменного тока

Как мы видели выше, ротор вращается в том же направлении, что и магнитное поле. Таким образом, в зависимости от скорости синхронная скорость, равная или превышающая скорость двигателя ротора, классифицируется:

Синхронный двигатель

Когда синхронная скорость равна скорости ротора, крутящий момент равен нулю, и в это время двигатель не приводит ни нагрузки и торможения. Итак, синхронный двигатель — это двигатель, в котором скорость вращения ротора равна скорости вращения магнитного поля.

Примечание. Синхронная скорость — это скорость, с которой движется магнитное поле, а не статор. Она всегда больше скорости ротора, поскольку определяет скорость ротора (скольжение между 0 и 1). Если скорость ротора больше, то производится генераторное действие, а не моторное.

Асинхронный двигатель

Скорость ротора не равна скорости, с которой движется магнитное поле.

S — скольжение, Ns — синхронная скорость, N — скорость ротора.

Скольжение является мерой разницы между синхронной скоростью и скоростью вала.

Асинхронные двигатели снова подразделяются на однофазные и трехфазные двигатели переменного тока.

 

Однофазные двигатели переменного тока

Работают от однофазного источника питания. Однофазное питание — это источник питания, который используется в большинстве домов, поскольку потребность в мощности меньше.

Двигатели трехфазного тока

Работают от трехфазного источника питания. Трехфазный источник питания используется в коммерческих и промышленных зонах, так как потребность в электроэнергии больше. Он разделяет питание нагрузки на три фазы, что снижает нагрузку на одну фазу.

Пример : Если у вас есть 3 машины, работающие обычно от одной фазы, вы можете заставить каждую машину работать от одной фазы в случае трехфазного источника питания, тем самым уменьшая влияние нагрузки на одну фазу.

Преимущества двигателя переменного тока

Простая конструкция, источник переменного тока может быть напрямую подключен к двигателю, не требует технического обслуживания, подходит для приложений, где требуется высокая скорость двигателя.

Недостатки асинхронного двигателя

Меньший пусковой момент, трудность работы на низкой скорости, большие потери на вихревые токи

Применение двигателя переменного тока

Ниже приведены области применения двигателя переменного тока:

1. Гидравлические и ирригационные насосы
2. Конвейерные системы
3. Вентиляторы и кондиционеры.
4. Приводы и системы компрессоров.
5. Водяные насосы.
6. Холодильник.

Заключение

В этой статье мы узнали, что такое двигатель переменного тока, принцип его работы, различные типы двигателей переменного тока и их применение.

Если вам нравится наша работа, не забудьте поделиться этим постом и оставить свое мнение в поле для комментариев.

Пожалуйста, ознакомьтесь с другими сообщениями в блоге о популярной электронике

Убедитесь, что вы проверили наш широкий спектр продуктов и коллекций (мы предлагаем несколько захватывающих сделок!) 9 июля 2022 г.

Robocraze — самый надежный в Индии магазин робототехники и товаров для дома. Мы стремимся способствовать росту знаний в области встроенных систем, Интернета вещей и автоматизации.

Часто задаваемые вопросы

1. Что такое двигатель переменного тока?

Двигатель переменного тока (AC) представляет собой электродвигатель, который вырабатывает механическую энергию за счет использования магнетизма и переменного тока. Основным преимуществом двигателя переменного тока является его способность обеспечивать постоянный крутящий момент вплоть до заданной скорости.

2. Где используется двигатель переменного тока?

Насосы, машины для производства продуктов питания и напитков, автоматизированное конвейерное оборудование, упаковочные процессы, стиральные машины, электрические точилки для ножей, офисное оборудование, печи и водонагреватели — все они используют двигатели переменного тока.

3. В чем преимущество двигателя переменного тока?

Двигатель переменного тока уменьшает количество перебоев в питании, снижает потребляемую мощность при запуске и обеспечивает контролируемое ускорение, регулируемый пусковой ток, переменную рабочую скорость и переменный крутящий момент.

Вы также можете прочитать:

— Robocraze —

Что такое пистолеты для горячего клея

— Robocraze —

NEMA 17 — Принцип работы шагового двигателя с высоким крутящим моментом

— Robocraze —

Электромагнитный клапан — Принцип работы

Похожие блоги

Различные типы двигателей, используемых в робототехнике

20 сентября 2022 г.

Применение двигателей постоянного тока

9 июля 2022 г.

Часто задаваемые вопросы

1. Что такое двигатель переменного тока?

Двигатель переменного тока (AC) представляет собой электродвигатель, который вырабатывает механическую энергию за счет использования магнетизма и переменного тока. Основным преимуществом двигателя переменного тока является его способность обеспечивать постоянный крутящий момент вплоть до заданной скорости.

2. Где используется двигатель переменного тока?

Насосы, машины для производства продуктов питания и напитков, автоматизированное конвейерное оборудование, упаковочные процессы, стиральные машины, электрические точилки для ножей, офисное оборудование, печи и водонагреватели — все они используют двигатели переменного тока.

3. В чем преимущество двигателя переменного тока?

Двигатель переменного тока уменьшает количество перебоев в питании, снижает потребляемую мощность при запуске и обеспечивает контролируемое ускорение, регулируемый пусковой ток, переменную рабочую скорость и переменный крутящий момент.

---

Вернуться к сообщению ` : «»} ` константная выдержка = document.querySelector(«.excerpt»).innerHtml document.querySelector(«.excerpt-container»).outerHTML += doc }

Используйте стрелки влево/вправо для перемещения по слайд-шоу или проведите пальцем влево/вправо при использовании мобильного устройства

Основы двигателя переменного тока

 

Информация о продукте Решения Техническая информация Размер двигателя Загрузки Виртуальный выставочный зал Свяжитесь с нами

αSTEP Шаговые двигатели Бесщеточные двигатели постоянного тока Серводвигатели Редукторные двигатели переменного тока Линейные приводы Поворотные приводы Сетевые продукты Вентиляторы охлаждения

Бесплатная доставка для онлайн-заказов. Принять условия.

Двигатели переменного тока и мотор-редукторы  > Технологии  >  Основы двигателей переменного тока

Загрузить PDF

Двигатели переменного тока — это электрические двигатели, которые вращаются за счет энергии от промышленного источника переменного тока. Они просты в обращении и имеют функции, которые можно настроить по низкой цене. Они широко используются для питания различных устройств.

1.1 Простота в использовании, низкая стоимость

Простое управление двигателями переменного тока путем подключения двигателя к источнику питания переменного тока. Возможен старт с низкими затратами. Для однофазного двигателя подключите конденсатор между источником питания и двигателем.

1.2 Конструкция двигателя переменного тока

На следующем рисунке показана конструкция стандартного двигателя переменного тока.

1. Фланцевый кронштейн Литой алюминиевый кронштейн с механической обработкой, запрессованный в корпус двигателя и изоляционная пленка

3. Корпус двигателя из литого под давлением алюминия с механической обработкой внутри

4. Ротор Пластины из электромагнитной стали с литым под давлением алюминием

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

6. Подшипник шариковый

7. Токоподводы с термостойким полиэтиленовым покрытием

8. Краска обожженная отделка из акриловой смолы или меламиновой смолы

1.3 Принцип работы двигателей переменного тока 1 (диск Араго)

Двигатели переменного тока генерируют «магнитный поток» и «индуктивный ток» внутри двигателя за счет действия статора и ротора, и получить вращательную силу.
Принцип работы двигателей переменного тока можно объяснить с помощью диска Араго.

Диск Араго — явление, когда магнит перемещается по поверхности металлического диска, диск вращается, следуя за магнитом. Сначала подготовьте круглую медную пластину, которая может свободно вращаться, и магнит. Поместите их так, чтобы медная пластина находилась между магнитными полюсами, но магнит не касался медной пластины.
Затем переместите U-образный магнит вдоль края медной пластины. Медная пластина начнет вращаться и преследовать магнит.

Принцип работы диска Араго

Принцип работы диска Араго можно объяснить с помощью «Правила правой руки Флеминга» и «Правила левой руки Флеминга».

 

Правило правой руки Флеминга указывает направление индукционного тока (для генераторов), когда проводник проходит через линии магнитного потока.

Правило левой руки Флеминга указывает направление электродвижущей силы (для двигателей), когда проводник проходит через линии магнитного потока.

 

 

 

 

Применим эти два закона к отношениям между медной пластиной и магнитом в порядке правила правой руки, затем правила левой руки.

Скорость вращения медного диска будет немного меньше скорости вращения магнита. Это позволяет генерировать силу вращения проводником, проходящим через магнитное поле.

1.4 Принцип работы двигателей переменного тока 2 (вращающееся магнитное поле)

Замена дисков Араго на статоры и роторы

Принцип работы двигателя переменного тока можно объяснить, заменив диск Араго на внутреннюю структуру двигателя переменного тока. Электромагниты с полюсом N и полюсом S представляют собой упрощенную модель статора. Замкнутая катушка в центре представляет собой упрощенную модель проводящего ротора.

Поместите замкнутую катушку в магнитное поле и поверните внешний магнит по часовой стрелке. Затем в катушке протекает индукционный ток. Когда течет ток, он взаимодействует с магнитным полем и создает электродвижущую силу в катушке. Катушка начинает вращаться в том же направлении, что и магнит.
В реальном двигателе ротор подобен ряду перекрывающихся катушек, соединенных вместе, чтобы вращательная сила могла создаваться эффективно.

Ротор с короткозамкнутым ротором представляет собой ротор с несколькими перекошенными алюминиевыми и железными стержнями. В короткозамкнутом роторе ток течет по алюминиевой части.

Вращающееся магнитное поле (однофазный источник питания, трехфазный источник питания)

Поскольку статор создает вращающееся магнитное поле вокруг ротора, ротор вращается.
В следующем разделе объясняется, как двигатель переменного тока создает вращающееся магнитное поле.

Однофазный источник питания — фазовый сдвиг с использованием конденсатора

Внутри однофазного двигателя имеются две обмотки: основная и вспомогательная.

Подсоедините основную обмотку к источнику питания, а вспомогательную обмотку к источнику питания через конденсатор.
Ток от источника питания поступает непосредственно на основную обмотку. С другой стороны, ток через конденсатор протекает через вспомогательную обмотку.
При работе с однофазным источником питания мы используем фазокомпенсирующий конденсатор, чтобы генерировать форму волны, близкую к двухфазному источнику питания, и генерировать вращающееся магнитное поле.

При подключении однофазного источника питания повторите действия с ① по ④.

①На основную обмотку подается напряжение, на вспомогательную обмотку напряжение не подается. Полюс N и полюс S генерируются в магнитном полюсе основной обмотки.

②На вспомогательную обмотку подается напряжение, а на основную обмотку напряжение не подается. Полюс N и полюс S генерируются в магнитном полюсе вспомогательной обмотки.

③На основную обмотку подается напряжение, на вспомогательную обмотку напряжение не подается. Магнитный полюс, противоположный тому, что в ①, создается в магнитном полюсе основной обмотки.

④На вспомогательную обмотку подается напряжение, на основную обмотку напряжение не подается. Магнитный полюс, противоположный тому, что в ②, создается в магнитных полюсах вспомогательной обмотки.

Таким образом, магнитное поле, создаваемое в статоре, изменяется, вызывая вращение по часовой стрелке.

Для трехфазного источника питания – фазовый сдвиг источника питания

В однофазных двигателях две обмотки, основная и вспомогательная, а трехфазные двигатели состоят из трех обмоток.
Предполагая наличие фаз U, V, W на стороне источника питания, существует три пути, по которым может протекать ток: UV, VW, WU. Подключите эти обмотки непосредственно к источнику питания.

В линии U, V, W трехфазного питания каждая фаза смещена на 120°. Поскольку этот фазовый сдвиг создает вращающееся магнитное поле в статоре, нет необходимости подключать конденсатор, например, в однофазном двигателе.

1.5 Типы двигателей переменного тока

Асинхронный двигатель

Асинхронные двигатели идеально подходят для приложений, которые работают непрерывно в одном направлении.

Реверсивный двигатель

Реверсивные двигатели идеально подходят для приложений, где часто повторяются двунаправленные операции.
Включив простой тормоз и увеличив пусковой момент, можно мгновенно изменить направление вращения двигателя.

• Структура простого тормоза

Реверсивные двигатели имеют простой тормозной механизм (фрикционный тормоз) в задней части двигателя.