Типи електродвигунів і принципи роботи

різновиди електромоторів

Явище електромагнітної індукції стало основою виникнення і розвитку всіх електричних машин. Першовідкривачем цього явища в кінці 19 століття був Майкл Фарадей, англійський учений - експериментатор. Він провів досліди з першими електричними машинами. Зараз без них неможливо уявити наше життя. Електродвигуни стали одними з найпоширеніших електричних машин.

Для роботи електромотора необхідна напруга, властивості якого визначають його конструкцію. На змінній напрузі і струмі працюють такі електродвигуни:

  • синхронні;
  • асинхронні;
  • колекторні,

на постійній напрузі і струмі працюють:

  • колекторні;
  • уніполярні;
  • крокові.

Синхронні та асинхронні електродвигуни

Синхронні та асинхронні електродвигуни мають загальні умови для своєї роботи. Для цього необхідно магнітне поле, максимальна величина якого переміщається в просторі. Таке поле може бути створене двома або більшою кількістю обмоток. Звичайні конструкції синхронних і асинхронних електродвигунів містять дві або три обмотки.

Синхронний і асинхронний двигуни

Вони розміщуються на масивних феррімагнітних сердечниках, що підсилюють магнітне поле. Для трьох обмоток застосовується трифазне напругу, для двох обмоток - двофазне або одна фаза з фазосдвігающім конденсатором. Але з таким конденсатором до однофазної мережі можна підключити і трифазні двигуни.

 Включення двухфазного двигуна Включення трифазного двигуна

Якщо ротор електромотора створює постійне магнітне поле, або від постійних магнітів, або від вбудованого в ротор джерела живлення постійного струму, або від зовнішнього джерела живлення постійного струму через кільця зі щітками такий двигун є синхронним. У ньому частота обертів і частота напруги джерела живлення однакові. В асинхронних двигунах використовується немагнітний ротор без явно виражених полюсів, кілець зі щітками, вбудованих випрямлячів і комбінованих деталей з різних матеріалів. Винятком є синхронний гістерезисний двигун.



Синхронний гістерезисний двигун

Ротор асинхронного двигуна працює як вторинна обмотка трансформатора, яка замкнута накоротко. Але струм в його роторі може виникнути тільки при більш повільному обертанні в порівнянні з магнітним полем статора. Така відмінність швидкостей називається ковзанням. Простота конструкції і відповідна надійність роблять асинхронний електродвигун найбільш широко використовуваним.

колекторні машини

Однак у синхронних і асинхронних електродвигунів є один нездоланна вада - частота напруги живлення. Вона визначає швидкість обертання магнітного поля і вала в цих двигунах. Ніякими конструктивними змінами в них при заданій частоті напруги живлення неможливо отримати частоту обертання валу більшу, ніж частота напруги живлення. При необхідності більшого числа оборотів використовуються колекторні електромотори.

Двигун постійного струму

У цих двигунах відбувається постійне перемикання обмоток ротора колектором. Кожна обмотка по суті це рамка зі струмом, яка, як відомо з дослідів Фарадея, повертається в магнітному полі. Але одна рамка повернеться і зупиниться. Тому рамок - обмоток зроблено кілька і кожної з них відповідає пара пластин в колекторі. Струм подається через щітки, що ковзають по колектору.

Конструкція такого електромотора дозволяє працювати від джерела або постійного, або змінної напруги, який забезпечує струм і в статорі і в роторі. При змінній напрузі напрямок струму в статорі і роторі змінюється одночасно і тому напрямок дії сили обертає ротор зберігається. Частота напруги живлення ніяк не впливає на частоту обертання ротора. Вона залежить тільки від величини напруги, що живить електромотор. Скользящий контакт щітки з колектором обмежує можливості цих електродвигунів за терміном служби і місцем застосування, оскільки іскріння в щітках досить швидко руйнує ковзний контакт і неприпустимо в умовах підвищеної вибухонебезпечності.

Уніполярні і крокові варіанти

Однак є такі конструкції електромоторів постійного струму, в яких колектора немає. Це уніполярні електромотори.

уніполярний електромотор

У цих електродвигунах ротор виконаний у вигляді диска, розташованого між полюсами постійних магнітів. Щітки розташовані діаметрально протилежно живлять струмом диск - ротор. Під впливом сили Лоренца диск обертається. Незважаючи на привабливу простоту конструкції, такий електромотор не має широкого практичного використання, оскільки вимагає занадто великих значень струму і магнітного поля. Проте, існують унікальні лабораторні розробки уніполярних електромоторів зі щітками з рідкого металу, які розвивають обертів немислимі для інших конструкцій двигунів.

Кроковий двигун це ще одна конструкція, що працює на постійному струмі.

Кроковий двигун

В цілому цей двигун подібний до синхронного електромотора з ротором з постійних магнітів. Відмінність в тому, що число обмоток тут більше, і вони управляються ключами, які подають на кожну обмотку напругу живлення. В результаті ротор змінює своє положення, притягаючи до підключеної обмотці. Число обмоток визначає мінімальний кут повороту ротора, а комутатори - швидкість обертання ротора. У крокової двигуні ротор може обертатися майже як завгодно, оскільки ключі пов`язані з електронною схемою управління.

Розглянуті конструкції електромоторів є базовими. На їх основі для вирішення певних завдань створено багато спеціальних різновидів електромоторів. Але це вже зовсім інша історія ...


Поділися в соц. мережах:

Увага, тільки СЬОГОДНІ!
По темі: