Схема электродвигателя. Электродвигатели: принцип работы, виды и применение

Как устроен электродвигатель. Какие бывают типы электродвигателей. Где применяются электродвигатели в промышленности и быту. Каковы преимущества и недостатки разных видов электродвигателей.

Принцип работы электродвигателя

Электродвигатель — это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. Его работа основана на взаимодействии магнитных полей статора и ротора. Как это происходит?

• При подаче электрического тока на обмотки статора создается магнитное поле
• Это поле взаимодействует с магнитным полем ротора
• Возникает вращающий момент, заставляющий ротор вращаться
• Вращение ротора передается на вал двигателя

Таким образом, электрическая энергия преобразуется в механическую энергию вращения вала. Этот принцип лежит в основе работы всех типов электродвигателей.

Основные компоненты электродвигателя

Конструкция электродвигателя включает следующие основные элементы:

• Статор — неподвижная часть с обмотками
• Ротор — вращающаяся часть на валу
• Магнитопровод — сердечник из магнитомягкого материала
• Коллектор — устройство для подачи тока на обмотки ротора
• Щетки — для передачи тока на коллектор
• Подшипники — опоры для вращения вала
• Корпус — для крепления и защиты компонентов

Какую роль играет каждый из этих элементов? Статор создает основное магнитное поле. Ротор взаимодействует с этим полем и вращается. Магнитопровод усиливает магнитное поле. Коллектор и щетки обеспечивают питание ротора. Подшипники позволяют ротору свободно вращаться. А корпус защищает двигатель от внешних воздействий.

Виды электродвигателей

Существует несколько основных типов электродвигателей:

Двигатели постоянного тока

• С независимым возбуждением
• С параллельным возбуждением
• С последовательным возбуждением
• Со смешанным возбуждением

Двигатели переменного тока

• Асинхронные (наиболее распространены)
• Синхронные
• Коллекторные (универсальные)

Специальные типы

• Шаговые двигатели
• Линейные двигатели
• Вентильные двигатели

Каждый тип имеет свои особенности конструкции и характеристики. Выбор зависит от конкретного применения.

Преимущества и недостатки разных видов электродвигателей

Сравним основные типы электродвигателей по их достоинствам и недостаткам:

Двигатели постоянного тока

Преимущества:

• Простое регулирование скорости
• Высокий пусковой момент
• Компактные размеры

Недостатки:

• Наличие коллекторно-щеточного узла
• Сложность конструкции
• Высокая стоимость

Асинхронные двигатели

Преимущества:

• Простота и надежность конструкции
• Низкая стоимость
• Высокий КПД

Недостатки:

• Сложность регулирования скорости
• Низкий коэффициент мощности

Синхронные двигатели

Преимущества:

• Постоянная скорость вращения
• Высокий КПД
• Возможность работы с высоким коэффициентом мощности

Недостатки:

• Сложность конструкции
• Необходимость в пусковом устройстве
• Высокая стоимость

Выбор типа двигателя зависит от конкретных требований к приводу и условий эксплуатации.

Применение электродвигателей в промышленности

Электродвигатели широко используются в различных отраслях промышленности:

• Станкостроение — привод станков и механизмов
• Металлургия — прокатные станы, конвейеры
• Горнодобывающая промышленность — подъемные механизмы, конвейеры
• Нефтегазовая отрасль — насосы, компрессоры
• Энергетика — насосы, вентиляторы
• Транспорт — электровозы, трамваи, троллейбусы
• Робототехника — сервоприводы роботов

Где еще применяются электродвигатели в промышленности? В системах вентиляции и кондиционирования, упаковочных линиях, подъемно-транспортном оборудовании и многих других механизмах.

Использование электродвигателей в бытовой технике

В быту мы постоянно сталкиваемся с электродвигателями, даже не задумываясь об этом. Они используются в следующих приборах:

• Холодильники — компрессор, вентилятор
• Стиральные машины — барабан, насос
• Пылесосы — турбина
• Кухонная техника — блендеры, миксеры, мясорубки
• Вентиляторы и кондиционеры
• Электроинструменты — дрели, шлифмашины
• Компьютерная техника — жесткие диски, кулеры

Какие еще бытовые приборы содержат электродвигатели? Практически любое устройство, в котором есть вращающиеся или движущиеся части, использует электродвигатель в качестве привода.

Энергоэффективность электродвигателей

Энергоэффективность — важный параметр современных электродвигателей. Как ее повысить?

• Использование высококачественных материалов
• Оптимизация конструкции
• Применение частотно-регулируемого привода
• Правильный выбор мощности двигателя
• Регулярное техническое обслуживание

Повышение энергоэффективности позволяет снизить потребление электроэнергии и эксплуатационные расходы. Это особенно важно для крупных промышленных предприятий, где электродвигатели потребляют значительную часть энергии.

Обслуживание и ремонт электродвигателей

Правильное обслуживание продлевает срок службы электродвигателя. Что включает в себя техническое обслуживание?

• Регулярная очистка от пыли и грязи
• Проверка состояния подшипников
• Контроль состояния изоляции обмоток
• Замена щеток в коллекторных двигателях
• Смазка подвижных частей

При возникновении неисправностей может потребоваться ремонт. Какие виды ремонта существуют? Текущий ремонт включает замену изношенных деталей. Капитальный ремонт предполагает полную разборку двигателя и восстановление его характеристик.

Принципиальная схема электрического двигателя

Любой электрический двигатель представляет собой устройство, превращающее электрическую энергию в механическую. Подобно генератору, принципиальная схема электрического двигателя включает в себя статор и ротор, что позволяет отнести его к разряду вращающихся электрических машин.

Содержание

Устройство двигателя

Применение короткозамкнутого трехфазного асинхронного двигателя сделало его наиболее популярным для большинства машин и механизмов. Обмотка его ротора состоит из системы, объединяющей алюминиевые или медные стержни, расположенные в пазах ротора параллельно между собой. Концы этих стержней соединяются друг с другом при помощи специальных короткозамкнутых колец. Кроме ротора и статора устройство электродвигателя включает в себя вал и корпус.

Регулирование скорости вращения производится ступенчатым способом, при помощи статорной обмотки, где количество полюсов может переключаться. Этот принцип используется в асинхронных двигателях с различным количеством скоростей. Плавное регулирование скорости осуществляется с помощью регулируемого преобразователя частоты, подающего питание к электродвигателю.

Основными положительными характеристиками короткозамкнутых асинхронных электродвигателей являются их высокая надежность, незначительная масса, компактность, более высокий срок службы, чем у двигателей внутреннего сгорания аналогичной мощности. Изготовление таких электродвигателей производится в очень широком диапазоне мощностей, где номинал устройства может составлять всего лишь несколько ватт, а может иметь мощность и в десятки мегаватт. Электродвигатели малой мощности, чаще всего, выпускаются однофазными.

Особенности электрических двигателей

Устройство синхронных электродвигателей очень напоминает синхронный генератор. Таким образом, принципиальная схема электрического двигателя данной модификации, отличается от асинхронных моделей. При одинаковой частоте электрического тока в сети, скорость их вращения остается постоянной, вне зависимости от нагрузки. В отличие от асинхронных, у этих моделей не происходит потребления из сети реактивной энергии. Эта энергия отдается в сеть, таким образом, перекрывая реактивную энергию, потребляемую другими источниками.

Применение синхронных электродвигателей не допускает частых пусков, поэтому, как правило, их используют в условиях относительно неизменной нагрузки, при необходимости обеспечения постоянной скорости вращения.

Следует отдельно отметить двигатели постоянного тока, используемые в условиях необходимости плавного регулирования скоростей. Эти действия производятся с помощью изменяемого тока в якоре или с применением устройств на полупроводниках. Однако, такие двигатели стали применяться все реже из-за их больших размеров, высокой стоимости и значительных потерь в процессе эксплуатации.

Схема подключения двигателя по реверсивной схеме

Система запуска асинхронного двигателя: устройство и принцип работы, схема,

Как проверить электродвигатель мультиметром: проверка ротора и статора на межвитковое замыкание, прозвонка асинхронного и трехфазного двигателя

Как проверить электродвигатель: этапы проверки и выяснение неисправностей

Подключение электродвигателя: схемы, проверка, видео

Как сделать схему для управления двигателем

Реверсивная схема подключения электродвигателя

Двигатель постоянного тока: схемы включения

Электродвигатели, работающие на постоянном токе, используются не так часто, как двигатели переменного тока. Ниже приведем их достоинства и недостатки.

Достоинства	Недостатки
частота вращения легко регулируется	высокая стоимость
мягкий пуск и плавный разгон	сложность конструкции
получение частоты вращения выше 3000 об/мин	сложность в эксплуатации

В быту двигатели постоянного тока нашли применение в детских игрушках, так как источниками для их питания служат батарейки. Используются они на транспорте: в метрополитене, трамваях и троллейбусах, автомобилях. На промышленных предприятиях электродвигатели постоянного тока применяются в приводах агрегатов, для бесперебойного электроснабжения которых используются аккумуляторные батареи.

Содержание

1. Конструкция и обслуживание двигателя постоянного тока
2. Схемы включения двигателя постоянного тока
3. Независимое возбуждение
4. Параллельное возбуждение
5. Последовательное возбуждение
6. Смешанное возбуждение

Конструкция и обслуживание двигателя постоянного тока

Основной обмоткой двигателя постоянного тока является якорь, подключающийся к источнику питания через щеточный аппарат. Якорь вращается в магнитном поле, создаваемом полюсами статора (обмотками возбуждения). Торцевые части статора закрыты щитами с подшипниками, в которых вращается вал якоря двигателя. С одной стороны на этом же валу установлен вентилятор охлаждения, прогоняющий поток воздуха через внутренние полости двигателя при его работе.

Схема двигателя постоянного тока

Щеточный аппарат – уязвимый элемент в конструкции двигателя. Щетки притираются к коллектору, чтобы как можно точнее повторять его форму, прижимаются к нему с постоянным усилием. В процессе работы щетки истираются, токопроводящая пыль от них оседает на неподвижных частях, ее периодически нужно удалять. Сами щетки нужно иногда перемещать в пазах, иначе они застревают в них под действием той же пыли и «зависают» над коллектором. Характеристики двигателя зависит еще и от положения щеток в пространстве в плоскости вращения якоря.

Со временем щетки изнашиваются и заменяются. Коллектор в местах контакта со щетками тоже истирается. Периодически якорь демонтируют и протачивают коллектор на токарном станке. После протачивания изоляция между ламелями коллектора срезается на некоторую глубину, так как она прочнее материала коллектора и при дальнейшей выработке будет разрушать щетки.

Схемы включения двигателя постоянного тока

Наличие обмоток возбуждения – отличительная особенность машин постоянного тока. От способов их подключения к сети зависят электрические и механические свойства электродвигателя.

Независимое возбуждение

Обмотка возбуждения подключается к независимому источнику. Характеристики двигателя получаются такие же, как у двигателя с постоянными магнитами. Скорость вращения регулируется сопротивлением в цепи якоря. Регулируют ее и реостатом (регулировочным сопротивлением) в цепи обмотки возбуждения, но при чрезмерном уменьшении его величины или при обрыве ток якоря возрастает до опасных значений. Двигатели с независимым возбуждением нельзя запускать на холостом ходу или с малой нагрузкой на валу. Скорость вращения резко увеличится, и двигатель будет поврежден.

Схема независимого возбуждения

Остальные схемы называют схемами с самовозбуждением.

Параллельное возбуждение

Обмотки ротора и возбуждения подключаются параллельно к одному источнику питания. При таком включении ток через обмотку возбуждения в несколько раз меньше, чем через ротор. Характеристики электродвигателей получаются жесткими, позволяющие использовать их для привода станков, вентиляторов.

Регулировка скорости вращения обеспечивается включением реостатов в цепь ротора или последовательно с обмоткой возбуждения.

Схема параллельного возбуждения

Последовательное возбуждение

Обмотка возбуждения включается последовательно с якорной, по ним течет один и тот же ток. Скорость такого двигателя зависит от его нагрузки, его нельзя включать на холостом ходу. Но он обладает хорошими пусковыми характеристиками, поэтому схема с последовательным возбуждением применяется на электрифицированном транспорте.

Схема последовательного возбуждения

Смешанное возбуждение

При этой схеме используются две обмотки возбуждения, расположенные попарно на каждом из полюсов электродвигателя. Их можно подключить так, чтобы потоки их либо складывались, либо вычитались. В результате двигатель может иметь характеристики как у схемы последовательного или параллельного возбуждения.

Схема смешанного возбуждения

Для изменения направления вращения изменяют полярность одной из обмоток возбуждения. Для управления пуском электродвигателя и скоростью его вращения применяют ступенчатое переключение сопротивлений.

Оцените качество статьи:

Электродвигатель

— принцип работы, схема

Последнее обновление Teachoo 30 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

Обозначения электродвигателей переменного/постоянного тока, однофазные/трехфазные двигатели

Электротехника / электроника SymbolsMotors

Список всех символов электродвигателей на одном изображении приведен ниже в качестве ссылки в конце этого поста.

Обмотка / катушка электродвигателя

Этот символ обозначает обмотку или катушку электродвигателя. Обмотка внутри двигателя обеспечивает необходимое магнитное поле при возбуждении электрическим током.

Серийная обмотка

Обмотка возбуждения, соединенная последовательно с обмоткой якоря двигателя, называется последовательной обмоткой. Ток, потребляемый таким двигателем, огромен, поскольку он включен последовательно и создает довольно большой крутящий момент.

Шунтирующая обмотка

Обмотка возбуждения, подключенная параллельно обмотке якоря двигателя, называется параллельной обмоткой. Сопротивление обмотки шунта обычно высокое, чтобы предотвратить протекание большого тока.

Угольная щетка

Это компонент внутри электродвигателя, передающий электрический ток между статором (неподвижная часть) и ротором (вращающаяся часть). Обычно он сделан из графита и может быть заменен во время обслуживания после износа.

Универсальный двигатель

Это символ универсального электрического двигателя, который используется в электрических схемах. Двигатель преобразует электрическую энергию в механическую.

Двухскоростной двигатель

Этот символ обозначает двухскоростной двигатель. Такие двигатели имеют две отдельные обмотки для разных скоростей. Каждая обмотка обеспечивает разную скорость и крутящий момент одновременно.

Двигатель переменного тока

Этот символ обозначает двигатель переменного тока. Этот тип двигателя работает только на переменном токе. Он преобразует электрическую энергию переменного тока в механическую энергию.

Двигатель постоянного тока

Этот символ используется для обозначения двигателя постоянного тока на любой электрической схеме. Он преобразует электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию. Работает только на постоянном токе.

Линейный двигатель

Это общий символ, используемый для обозначения линейного двигателя. Линейный двигатель имеет развернутый статор, что приводит к созданию линейной силы вместо вращающего момента.

Шаговый двигатель

Шаговый двигатель или шаговый двигатель представляет собой тип бесщеточного двигателя постоянного тока, полный оборот которого делится на число равных шагов. Он вращается на один шаг вместо непрерывного движения. Они используются для точного позиционирования с помощью управляющего сигнала.

Электрическая машина

Этот тип символа используется для таких машин, которые могут использоваться как двигатель и генератор. Двигатель преобразует электрическую энергию в механическую, а генератор наоборот.

Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами

Бесщеточные двигатели постоянного тока такого типа используют постоянный магнит для создания полюсов вместо обмоток возбуждения. Символ выше представляет собой двигатель постоянного тока со значком магнита, обозначающим тип постоянного магнита.

Однофазный двигатель переменного тока

Этот символ обозначает однофазный двигатель переменного тока. Он работает от однофазного переменного тока, и его обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря. Он также известен как модифицированный двигатель серии постоянного тока.

Двигатель постоянного тока

Двигатель постоянного тока, обмотка возбуждения которого включена последовательно с обмоткой якоря, называется двигателем постоянного тока и обозначается этим символом на принципиальных схемах.

Однофазный асинхронный двигатель переменного тока с выводами обмотки

Он также известен как асинхронный двигатель с расщепленной фазой. Этот тип однофазного двигателя переменного тока имеет доступную отдельную обмотку, известную как пусковая обмотка с высоким сопротивлением. Пусковая обмотка используется для запуска двигателя.

Однофазный отталкивающий двигатель

Это однофазный двигатель переменного тока, работающий по принципу отталкивания между магнитными полями статора и ротора. Магнитное поле ротора создается индуцированным током и может вращаться за счет вращения щеток вдоль своей оси. Это вращающееся магнитное поле используется для изменения направления вращения двигателя.

Шунтирующий двигатель постоянного тока

Этот символ используется для параллельного двигателя постоянного тока, обмотка возбуждения которого подключена параллельно обмотке якоря. Обе обмотки подключены к общему источнику постоянного тока.

Однофазный синхронный двигатель

Этот символ обозначает однофазный синхронный двигатель переменного тока. Синхронные двигатели сначала запускаются как асинхронные двигатели, но позже достигают синхронной скорости, которая зависит только от входной частоты питания.

Двигатель постоянного тока со смешанным возбуждением

Такой тип двигателя постоянного тока имеет как последовательную обмотку возбуждения, так и шунтирующую (или параллельную) обмотку возбуждения. Шунтирующая обмотка поля усиливает магнитное поле, создаваемое последовательной обмоткой. он имеет преимущества как двигателей постоянного тока с последовательным, так и параллельным возбуждением, т. е. высокий пусковой крутящий момент и регулирование скорости.

3-фазный двигатель переменного тока

Это общий символ, используемый для 3-фазного двигателя переменного тока. Трехфазное питание переменного тока создает вращающееся магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем, создаваемым ротором, таким образом, вращая ротор.

Трехфазный двигатель в форме звезды

Это трехфазный двигатель, обмотки которого соединены звездой или звездой. этот символ также обозначает функцию автоматического запуска двигателя.

Двигатель с 3-фазным ротором

Этот символ обозначает двигатель с 3-фазным ротором. Это тип трехфазного двигателя переменного тока, ротор которого соединен с внешним сопротивлением через токосъемные кольца.