Розбираємося в принципах роботи електродвигунів: переваги та недоліки різних видів. Розбираємося в принципах роботи електродвигунів: переваги та недоліки різних видів Вивчення роботи електродвигуна постійного струму

Електродвигун - це електротехнічний пристрій для перетворення електричної енергії в механічну. Сьогодні повсюдно застосовуються електромотори в промисловості для приводу різних верстатів і механізмів. У домашньому господарстві вони встановлені в пральній машині, Холодильнику, соковижималці, кухонному комбайні, вентиляторах, електробритвах і т. П. Електродвигуни надають руху, підключені до неї пристрої і механізми.

У цій статті Я розповім про найпоширеніших видах і принципах роботи електричних двигунів змінного струму, широко використовуваних в гаражі, в домашньому господарстві або майстерні.

Як працює електродвигун

Двигун працює на основі ефекту, Виявленого Майклом Фарадеєм ще в 1821 році. Він зробив відкриття, що при взаємодії електричного струму в провіднику і магніту може виникнути безперервне обертання.

Якщо в однорідному магнітному полі розташувати у вертикальному положенні рамку і пропустити по ній струм, тоді навколо провідника виникне електромагнітне поле, яке буде взаємодіяти з полюсами магнітів. Від одного рамка буде відштовхуватися, а до іншого притягатися.

В результаті рамка повернеться в горизонтальне положення, в якому буде нульовим вплив магнітного поля на провідник. Для того що б обертання продовжилося необхідно додати ще одну рамку під кутом або змінити напрямок струму в рамці в потрібний момент.

На малюнку це робиться за допомогою двох півкілець, до яких примикають контактні пластини від батарейки. В результаті після скоєння півоберту змінюється полярність і обертання триває.

В сучасних електродвигунах замість постійних магнітів для створення магнітного поля використовуються котушки індуктивності або електромагніти. Якщо розібрати будь-який мотор, то Ви побачите намотані витки дроту, покритої ізоляційним лаком. Ці витки і є електромагніт або як їх ще називають обмотка збудження.

В побуті ж постійні магніти використовуються в дитячих іграшках на батарейках.

В інших же більш потужнихдвигунах використовуються тільки електромагніти або обмотки. Обертається з ними називається ротор, а неподвіжная- статор.

види електродвигунів

Сьогодні існують досить багато електродвигунів різних конструкцій і типів. Їх можна розділити за типом електроживлення:

1. Змінного струму, Що працюють безпосередньо від електромережі.
2. Постійного струму, Які працюють від батарейок, АКБ, блоків живлення або інших джерел постійного струму.

За принципом роботи:

1. синхронні, В яких є обмотки на роторі і щітковий механізм для подачі на них електричного струму.
2. асинхронні, Найпростіший і найпоширеніший вид мотора. У них немає щіток і обмоток на роторі.

Синхронний мотор обертається синхронно з магнітним полем, яке його обертає, а у асинхронного ротор обертається повільніше магнітного поля в статорі.

Принцип роботи і пристрій асинхронного електродвигуна

У корпусі асинхронного двигуна укладаються обмотки статора (для 380 Вольт їх буде 3), які створюють обертове магнітне поле. Кінці їх для підключення виводяться на спеціальну Клемник. Охолоджуються обмотки, завдяки вентилятору, встановленому на валу в торці електродвигуна.

ротор, Що є одним цілим з валом, виготовляється з металевих стрижнів, які замикаються між собою з обох сторін, тому він і називається короткозамкненим.
Завдяки такій конструкції відпадає необхідність в частому періодичному обслуговуванні і заміні токоподающіх щіток, багаторазово збільшується надійність, довговічність і безвідмовність.

Як правило, основною причиною поломки асинхронного мотора є знос підшипників, в яких обертається вал.

Принцип роботи. Для того що б працював асинхронний двигун необхідно, що б ротор обертався повільніше електромагнітного поля статора, в результаті чого наводиться ЕРС (виникає електрострум) в роторі. Тут важлива умова, якби ротор обертався з такою ж швидкістю як і магнітне поле, то в ньому за законом електромагнітної індукції Чи не наводить б ЕРС і, отже не було б обертання. Але в реальності, через тертя підшипників або навантаження на вал, ротор завжди буде обертатися повільніше.

Магнітні полюси постійно обертаються в обмотках двигуна, і постійно змінюється напрямок струму в роторі. В один момент часу, наприклад напрямок струмів в обмотках статора і ротора зображено схематично у вигляді хрестиків (струм тече від нас) і точок (струм на нас). Обертове магнітне поле зображено зображено пунктиром.

наприклад, як працює циркулярна пила. Найбільші обороти у неї без навантаження. Але як тільки ми починаємо різати дошку, швидкість обертання зменшується і одночасно з цим ротор починає повільніше обертатися щодо електромагнітного поля і в ньому за законами електротехніки починає наводиться ще більшої величини ЕРС. Виростає споживаний струм мотором і він починає працювати на повній потужності. Якщо ж навантаження на вал буде настільки велика, що його зупинить, то може виникнути пошкодження короткозамкнутого ротора через максимальної величини наводяться в ньому ЕРС. Ось чому важливо підбирати двигун, що підходить потужності. Якщо ж взяти більшою, то невиправданими будуть енерговитрати.

Швидкість обертання ротора залежить від кількості полюсів. При 2 полюсах швидкість обертання буде дорівнює швидкості обертання магнітного поля, рівного максимум 3000 оборотів в секунду при частоті мережі 50 Гц. Що б знизити швидкість вдвічі, необхідно збільшити кількість полюсів в статорі до чотирьох.

Вагомим недоліком асинхронних двигунів є те, що вони подаються регулюванню швидкості обертання валу тільки за допомогою зміни частоти електричного струму. А так не можливо домогтися постійної частоти обертання валу.

Принцип роботи і пристрій синхронного електродвигуна змінного струму

Даний вид електродвигуна використовується в побуті там, де необхідна постійна швидкість обертання, можливість її регулювання, а так само якщо необхідна швидкість обертання більше 3000 оборотів в хвилину (це максимум для асинхронних).

Синхронні мотори встановлюються в інструменті, пилососі, пральній машині і т. Д.

У корпусі синхронного двигуна змінного струму розташовані обмотки (3 на малюнку), які також намотані і на ротор або якір (1). Їх висновки припаяні до секторів токоз'ємного кільця або колектора (5), на які за допомогою графітових щіток (4) подається напруга. При чому висновки розташовані так, що щітки завжди подають напругу тільки на одну пару.

Найбільш частими поломками колекторних двигунів є:

1. знос щітокабо їх поганий їх контакт через ослаблення притискної пружини.
2. Забруднення колектора.Чистіть або спиртом або нульовий наждачним папером.
3. Знос підшипників.

Принцип роботи. Момент, що обертає в електродвигуні створюється в результаті взаємодії між струмом струму якоря і магнітним потоком в обмотці збудження. Зі зміною напрямку змінного струму буде змінюватися і напрямок магнітного потоку одночасно в корпусі і якорі, завдяки чому обертання завжди буде в одну сторону.

Електродвигуни - це пристрої, в яких електрична енергія перетворюється в механічну. В основі принципу їх дії лежить явище електромагнітної індукції.

Однак способи взаємодії магнітних полів, які змушують обертатися ротор двигуна, істотно розрізняються в залежності від типу напруги живлення - змінного або постійного.

В основі принципу роботи електродвигуна постійного струму лежить ефект відштовхування однойменних полюсів постійних магнітів і притягання різнойменних. Пріоритет її винаходу належить російському інженеру Б. С. Якобі. Перша промислова модель двигуна постійного струму була створена в 1838 році. З тих пір його конструкція не зазнала кардинальних змін.

У двигунах постійного струму невеликої потужності один з магнітів є фізично існуючим. Він закріплений безпосередньо на корпусі машини. Другий створюється в обмотці якоря після підключення до неї джерела постійного струму. Для цього використовується спеціальний пристрій - колекторно-щітковий вузол. Сам колектор - це струмопровідні кільце, закріплене на валу двигуна. До нього підключені кінці обмотки якоря.

Щоб виник крутний момент, необхідно безперервно міняти місцями полюси постійного магніту якоря. Відбуватися це повинно в момент перетину полюсом так званої магнітної нейтрали. Конструктивно така задача вирішується поділом кільця колектора на сектори, розділені діелектричними пластинами. Кінці обмоток якоря приєднуються до них по черзі.