Типы электродвигателей, их разновидности, свойства, характеристики

Автономные генераторы способны обеспечить надежное электроснабжение. Но выбирая между бензиновым и дизельным устройством, нужно учитывать особенности применения и назначения. Потребители покупают качественные дизельные генераторы от компании mototech.ru в том случае, когда невозможно подключиться к централизованной электросети и нужен постоянный источник питания.

Вступление

Мы все знаем, что без электричества мы не можем выполнять свою работу. Если мы посмотрим на мир, в котором мы живем, то основное развитие технологий и цивилизации произошло только после введения электричества и электрических устройств. Можем ли мы представить себе жизнь без кондиционеров / потолочных вентиляторов, светильников, компьютеров и устройств связи и многого другого.

Поэтому совершенно очевидно, что электричество и электрооборудование играют жизненно важную роль в каждом дюйме нашей жизни. Одним из таких устройств, которое создало гигантский скачок для человечества как в бытовом, так и в промышленном секторах, является «Мотор». Использование двигателей переменного тока намного более распространено, чем двигателей постоянного тока, по нескольким практическим причинам, которые мы узнаем позже.

Двигатели переменного тока играют очень важную роль в повседневной жизни, начиная от перекачивания воды в верхний резервуар и заканчивая маневренным рычагом современного робота. Основным фактором, который приводит к принятию и широкому использованию в различных областях, является его гибкость и его огромное разнообразие, которое может соответствовать практически любому спросу. Чтобы узнать, какие существуют различные типы двигателей ACM, которые идеально соответствуют их потребностям, крайне важно знать о различных классификациях двигателей ACM.

Типы электродвигателей

Наиболее распространены в нашей жизни следующие типы электродвигателей:

• Электродвигатели постоянного тока, имеющие якорь на постоянных магнитах.
• Электродвигатели постоянного тока, но уже имеющие якорь с обмоткой возбуждения.
• Двигатели переменного тока синхронного типа.
• Асинхронные двигатели переменного тока.
• Линейные асинхронные двигатели.
• Серводвигатели.
• Ролики с внутренними электродвигателями, совмещенные с редукторами – мотор-ролики.
• Вентильные двигатели.

Еще один вид электрических двигателей переменного тока – асинхронные. Частота вращения ротера здесь противоположна частоте вращения магнитного поля, созданного обмоткой статора. Асинхронные двигатели, в свою очередь, делятся на двигатели с короткозамкнутым ротором и фазным ротором, а статор, имеющий одинаковую конструкцию в обоих вариантах, может иметь различия в обмотке.

Асинхронные двигатели переменного тока – основополагающие преобразователи электроэнергии в механическую. В свою очередь, асинхронные двигатели делятся на однофазные, двухфазные и трехфазные. Чаще всего – с короткозамкнутым ротером.

Однофазный асинхронный электродвигатель, как уже понятно из названия, имеет в наличии только одну фазу – обмотку. Недостаток этого двигателя – он не может запуститься в работу самостоятельно. Однофазным двигателям для начала процесса нужен стартовый толчок или включение дополнительной спусковойобмотки. Соответственно, что принцип двухфазных и трехфазных двигателей – это две-три обмотки – фазы на статоре.

Двухфазные электродвигатели самодостаточны при запуске начала работы, однако имеют проблемы с реверсом.

Трехфазный – практически самый совершенный двигатель на сегодняшний день.

Коллекторные двигатели переменного тока, мощностью от двух килоВатт, применяют как для переменного, так и для постоянного тока, что является неоспоримым преимуществом для электрического двигателя всех типов. Используют такие двигатели в тех случаях, когда требуется высокая частота вращения. Они заметно выйгрышны на фоне остальных электродвигателей при пусковом моменте, который, в этом случае, пропорционален току, а не оборотам, что позволяет уменьшить нагрузку на электросеть при запуске и контролировать обороты.

Высокая скорость ротора, скоростной реверс, возможности генератора и тяги дает расширяет возможности использования коллекторных двигателей. Мало того, – простота установки или возможность устранения поломки, при наличии чертежей, – неоспоримый плюс для бытового использования.

Но все, как и медали, имеет две стороны. Вторая сторона панегириков работы коллекторных двигателей – их дороговизна и повышенный шум при работах.

Ликбез электрических двигателей постоянного тока. Еще в недалеком прошлом, этот тип двигателей был фаворитом, однако время идет, а наука не стоит на месте. И на сегодняшний день, двигатели такого типа практически полностью вытеснены электродвигателями асинхронного типа.

Причины банально просты – экономические затраты применения нижеупомянутого типа двигателей значительно ниже, чем электродвигателей постоянного тока.

Устройство такого типа электродвигателя дает возможность работать от постоянного либо переменного напряжения.

Сфера применения видов электрических двигателей постоянного тока достаточно широка – они регулируют электроприводы с высокими динамическими и эксплуатационными показателями, а именно: равномерность вращения и высокие перезагрузочные способности. Самый простой пример бытового использования таких электродвигателей – электротранспорт.

Про коллекторные двигатели мы писали выше, но еще раз повторим, что коллекторные двигатели можно использовать и при переменном токе и постоянном, что очень удобно и практично, но не всегда бюджетно.

Что касается униполярных и биполярных электродвигателей постоянного тока… Униполярный двигатель подарил миру Питер Барлоу в 1824 году. Нашим современникам он больше известен как «колесо Барлоу». Представляет собой такой двигатель два зубчатых колеса, расположенных на одной оси, которые вращаются благодаря взаимодействию тока с магнитным током постоянных магнитов. Направление вращения может изменяться при изменении контактов и расположения магнитных полюсов. Работает такой вид электродвигателя на преобразование электрических импульсов в механические, носящие дискретный характер.

С таким видом электрических двигателей мы чаще всего сталкиваемся в канцелярской и офисной технике. Мал да удал – именно так можно сказать об униполярных электрических двигателях. Они действительно не очень большого размера, но достаточно продуктивны.

По своему устройству, униполярный отделено напоминает однофазный двигатель – их связывает одиночная обмотка в каждой фазе, а различие – наличие отвода от середины отводки. Именно это и позволяет менять направления вращения. Конструкция униполярного электродвигателя постоянного тока работает без коллектора в своей конструкции.

Где необходимы более высокие, мощные и быстрые характеристики, используют серводвигатели. Они предназначены для широкого спектра скоростей, гарантируют плавность хода, минимальную вибрацию и децибелы шума. Управляются серводвигатели при помощи преобразователя частоты – инвертора.

Вид серводвигателей высокотехнологичен и работает по принципу обратной связи. Это мощный электродвигатель со способностью набора очень большой скорости вращения вала, которая регулируется при помощи ПО. Серводвигатели – идеальные рабочие лошадки в поточном промышленном оборудовании и станках.

Помимо вышеописанных видов электрических двигателей, существуют линейные электродвигатели, работающие по принципу прямолинейного движения ротора и статора относительно друг друга. Такой электродвигатель исключает механическую передачу.

Синхронные электродвигатели – частота вращения ротера идентична частоте вращения магнитного поля в воздушной дельте. Такие двигатели входят в комплектацию вентиляторов, насосов и генераторов. Работают синхронные двигатели с постоянной скоростью.

Асинхронные электродвигатели имеют различные частоты вращений ротера и магнитного тока, создаваемого обмоткой сатора. При одинаковой конструкции сатора, асинхронные двигатели разделяют на два вида – с короткозамкнутымротором и фазным ротором.

Алгоритм устройства любого электрического двигателя идентичен и он не зависит от конструкции и технических характеристик агрегата: сатор (неподвижная обмотка), вращающийся ротор, продуцирующий магнитное поле и отталкивающийся своими полюсами от статора.

Устройство асинхронного электродвигателя

Классическая конструкция двигателя включает в себя:

Статор – неподвижная (статичная) часть двигателя имеет цилиндрическую форму. Для минимилизации потерь из-за вихревых токов (токи Фуко) сердечник статора делают из тонких стальных пластин, которые изолированы окалиной или скреплены лаком. Сердечник статора имеет пазы, куда крепятся обмотки под углом 120 градусов по отношению друг к другу.

Ротор – подвижная часть, бывает двух видов:

1. Короткозамкнутый представляет собой сердечник, состоящий из алюминиевых стержней накоротко замкнутыми торцевыми кольцами (беличья клетка);
2. Фазный, состоящий из трёхфазной обмотки, соединённой звездой или треугольником, и помещённой в пазы шихтованного сердечника ротора.

Обе части разделены воздушным зазором.

Двигатели постоянного тока

Электродвигатели постоянного тока объединяют широкий ассортимент устройств, обеспечивающих высокий КПД при трансформации электрической энергии в механическую. Для надежного соединения электрической цепи подвижной и неподвижной части электропривода постоянного тока используют щеточно-коллекторный узел. В зависимости от конструктивных особенностей щеточно-коллекторного узла, все электрические машины постоянного тока подразделяют на следующие группы:

• Коллекторные.
• Бесколлекторные.

В свою очередь коллекторные электродвигатели условно разделяют на следующие виды:

• Самовозбуждающиеся.
• С возбуждением от электромагнитов постоянного действия.

Устройства с независимым возбуждением характеризуются низкой мощностью, поэтому данные электроприводы используют для не ответственных операций с низкой нагрузкой. Машины с самовозбуждением подразделяют на:

• Устройства с последовательным возбуждением, где якорь подключается последовательно обмотке возбуждения.
• Электродвигатели с параллельным возбуждением, где якорь включается параллельно обмотке возбуждения.
• Электропривод смешанного возбуждения, который характеризуется наличием параллельных и последовательных соединений.

Синхронные электродвигатели

Синхронные двигатели – оптимальное решение для оборудования с постоянной скоростью работы: генераторов постоянного тока, компрессоров, насосов и др.

Технические характеристики синхронных электродвигателей разных моделей отличаются. Скорость вращения колеблется в диапазоне от 125 до 1000 оборотов/мин, мощность может достигать 10 тысяч кВт.

В конструкции приводов предусмотрена короткозамкнутая обмотка на роторе. Ее наличие позволяет осуществлять асинхронный пуск двигателя. К преимуществам оборудования данного типа относятся высокий КПД и небольшие габариты. Эксплуатация синхронных электродвигателей позволяет сократить потери электричества в сети до минимума.

Электродвигатели переменного тока

Пользуются более высоким спросом, чем двигатели постоянного тока. Их часто используют в быту и в промышленности. Их производство намного дешевле, конструкция проще и надежнее, а эксплуатация достаточно проста. Практически вся домашняя бытовая техника оборудована электродвигателями переменного тока. Их используют в стиральных машинах, кухонных вытяжных устройствах и т.д. В крупной промышленности с их помощью приводится в движение станковое оборудование, лебедки для перемещения тяжелого груза, компрессоры, гидравлические и пневматические насосы и промышленные вентиляторы.
 

Особенности электродвигателя переменного тока, его достоинства и недостатки

На сегодня электродвигатели являются одними из самых распространенных видов силовых установок, и тому есть немало причин. У них высокий КПД порядка 90%, а иногда и выше, довольно низкая себестоимость и простая конструкция, они не выделяют вредных веществ в процессе эксплуатации, дают возможность плавно менять скорость во время работы без использования дополнительных механизмов типа коробки передач, надежны и долговечны.

Среди недостатков всех типов электромоторов — отсутствие высокоемкостного аккумулятора электроэнергии для автономной работы.

Основное отличие электродвигателя переменного тока от его ближайшего родственника – электродвигателя постоянного тока – заключается в том, что первый питается переменным током. Если сравнивать их функциональные возможности, первый менее мощный, у него сложно регулировать скорость в широком диапазоне, он имеет меньший КПД.

Если же сравнивать асинхронный и синхронный электродвигатель переменного тока, то первый имеет более простую конструкцию и лишен «слабого звена» — графитовых щеток. Именно они обычно первыми выходят из строя при поломке синхронных двигателей. Вместе с тем, у него сложно получить и регулировать постоянную скорость, которая зависит от нагрузки. Синхронные двигатели позволяют регулировать скорость вращения с помощью реостатов.

Типы электродвигателей

Коллекторные электродвигатели

Коллекторная машина – вращающаяся электрическая машина, у которой хотя бы одна из обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, соединена с коллектором [1]. В коллекторном двигателе щеточно-коллекторный узел выполняет функцию датчика положения ротора и переключателя тока в обмотках.

Бесколлекторные электродвигатели

У бесколлекторных электродвигателей могут быть контактные кольца с щетками, таким образом не надо путать бесколлекторные и бесщеточные электродвигатели.

Бесщеточная машина – вращающаяся электрическая машина, в которой все электрические связи обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, осуществляются без скользящих электрических контактов [1].

Признак модификации электродвигателя:

• М – модернизированный электродвигатель (например: АДМ63А2У3)
• К – электродвигатель с фазным ротором (например: 5АНК280A6)
• Х – электродвигатель в алюминиевой станине (например: 5АМХ180М2У3)
• Е – однофазный электродвигатель 220В (например: АИРЕ80С2У3)
• Н – электродвигатель защищенного исполнения с самовентиляцией (например: 5АН200М2У3)
• Ф – электродвигатель защищенного исполнения с принудительным охлаждением (например: 5АФ180М2У3)
• С – электродвигатель с повышенным скольжением (например: АИРС180М4У3)
• В – встраиваемый электродвигатель (например: АДМВ63В2У3)
• Р – электродвигатель с повышенным пусковым моментом (например: АИРР180S4У3)
• П – электродвигатель для привода вентиляторов в птицеводческих хозяйствах («птичник») (например: АИРП80А6У2)

Общепринятое климатическое исполнение ГОСТ – распространяется на все виды машин, приборов, электродвигатели и другие технические изделия. Полная расшифровка обозначения приведена далее.

Буква обозначает климатическую зону

• У — умеренный климат;
• Т — тропический климат;
• ХЛ — холодный климат;
• М — морской умеренно-холодный климат;
• О — общеклиматическое исполнение (кроме морского);
• ОМ — общеклиматическое морское исполнение;
• В — всеклиматическое исполнение.

Цифра означает категорию размещения:

• 1 — на открытом воздухе;
• 2 — под навесом или в помещении, где условия такие же, как на открытом воздухе, за исключением солнечной радиации;
• 3 — в закрытом помещении без искусственного регулирования климатических условий;
• 4 — в закрытом помещении с искусственным регулированием климатических условий (вентиляция, отопление);
• 5 — в помещениях с повышенной влажностью, без искусственного регулирования климатических условий

Категория размещения и климатическое исполнение

Все электродвигатели производят с учетом воздействия во время эксплуатации определенных факторов окружающей среды. По этой причине все электрические машины подразделяют на следующие категории размещения:

• Для помещений с высоким уровнем влажности.
• Для помещений закрытого типа с вентиляцией естественного типа без искусственного регулирования климатических параметров. При этом ограничено воздействие пыли, влаги и УФ- излучения.
• В условиях открытого пространства.
• Для помещений закрытого типа с искусственным регулированием климатических параметров. При этом ограничено воздействие пыли, влаги и УФ-излучения.
• Для помещений с изменением влажности и температуры, которые не отличаются от изменений на улице.

В зависимости от климатического исполнения в соответствии с требованиями ГОСТ 15150 — 69 все электрические двигатели подразделяют на следующие типы исполнения:

• Все возможные макроклиматические районы (В).
• Холодный (ХЛ).
• Все морские районы (ОМ).
• Сухой тропический (ТС).
• Общий (О).
• Умеренный (У).
• Умеренный морской (М).
• Влажный тропический (ТВ).

Категория размещения и климатическое исполнение указывают в условном обозначении электродвигателя на его бирке и в паспорте.

Достоинства электродвигателей

Теперь, когда мы выяснили, каких видов бывают электродвигатели, поговорим об их достоинствах, среди которых можно перечислить:

• Простоту конструкции. Минимальное количество узлов снижает возможность поломки.
• Надежность и легкость управления. Двигатели любого типа легко запускаются и служат достаточно долго.
• Компактность и универсальность. Они пригодны для установки в трамваях, на небольших станках, в бытовой технике и т.д.
• Экологичность. При работе двигателей не выделяются вредные химические вещества, пар или продукты распада.
• Высокий КПД.
• Возможность реверса, достигаемого путем изменения полюсов якоря (в коллекторном электромоторе) или порядка включения фаз (в трехфазном).
• Низкий уровень шума из-за отсутствия вибраций.
• Возможность эксплуатации при любых условиях.

Электродвигатели вошли в нашу жизнь более века назад и теперь широко используются практически во всех сферах народного хозяйства, делая наш быт более комфортным.