Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Классификация электродвигателей

Классификация электродвигателей

По принципу возникновения вращающего момента электродвигатели можно разделить на гистерезисные и магнитоэлектрические. У двигателей первой группы вращающей момент создается вследствие гистерезиса при перемагничивании ротора. Данные двигатели не являются традиционными и не широко распространены в промышленности.Наиболее распространены магнитоэлектрические двигатели, которые по типу потребляемой энергии подразделяется на две большие группы — на двигатели постоянного тока и двигатели переменного тока (также существуют универсальные двигатели, которые могут питаться обоими видами тока).

Двигатели постоянного тока:двигатель постоянного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляется постоянным током. Данная группа двигателей в свою очередь по наличию щёточно-коллекторного узла подразделяется на:

  1. коллекторные двигатели;
  2. бесколлекторные двигатели.

Щёточно-коллекторный узел обеспечивает электрическое соединение цепей вращающейся и неподвижной части машины и является наиболее ненадежным и сложным в обслуживании конструктивным элементом

По типу возбуждения коллекторные двигатели можно разделить на:

  1. двигатели с независимым возбуждением от электромагнитов и постоянных магнитов;
  2. двигатели с самовозбуждением .

Двигатели с самовозбуждением делятся на:

  1. Двигатели с параллельным возбуждением;(обмотка якоря включается параллельно обмотке возбуждения)
  2. Двигатели последовательного возбуждения;(обмотка якоря включается последовательно обмотке возбуждения)
  3. Двигатели смешанного возбуждения.(обмотка возбуждения включается частично последовательно частично параллельно обмотке якоря)

Бесколлекторные двигатели (вентильные двигатели) — электродвигатели, выполненные в виде замкнутой системы с использованием датчика положения ротора, системы управления (преобразователя координат) и силового полупроводникового преобразователя (инвертора). Принцип работы данных двигателей аналогичен принципу работы синхронных двигателей.

Двигатели переменного тока

Трехфазные асинхронные двигатели

Двигатель переменного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляется переменным током. По принципу работы эти двигатели разделяются на синхронные и асинхронные двигатели. Принципиальное различие состоит в том, что в синхронных машинах первая гармоника магнитодвижущей силы статора движется со скоростью вращения ротора, а у асинхронных — всегда должна быть разница скоростей.

Синхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, ротор которого вращается синхронно с магнитным полем питающего напряжения. Данные двигатели обычно используются при больших мощностях (от сотен киловатт и выше) [1]:28 .

Существуют синхронные двигатели с дискретным угловым перемещением ротора — шаговые двигатели. У них заданное положение ротора фиксируется подачей питания на соответствующие обмотки. Переход в другое положение осуществляется путём снятия напряжения питания с одних обмоток и передачи его на другие. Ещё один вид синхронных двигателей — вентильный реактивный электродвигатель, питание обмоток которого формируется при помощи полупроводниковых элементов.

Асинхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, в котором частота вращения ротора отличается от частоты вращающего магнитного поля, создаваемого питающим напряжением. Эти двигатели наиболее распространены в настоящее время.

Электрический двигатель

Якоби Борис Семенович Якоби Борис Семенович

Уже в 1821 году, знаменитый британский ученый Майкл Фарадей продемонстрировал принцип преобразования электромагнитным полем электрической энергии в механическую энергию. Установка состояли из подвешенного провода, которых окунался в ртуть. Магнит устанавливался посередине колбы с ртутью. При замыкании цепи, провод начинал вращение вокруг магнита, демонстрируя то, что вокруг провода, эл. током, образовывалось электрическое поле.

Читайте так же:
Как найти пробитый конденсатор на плате

Эту модель двигателя часто демонстрировали в школах и университетах. Данный двигатель считается самым простым видом из всего класса электродвигателей. Впоследствии он получил продолжение в виде Колеса Барлова. Однако новое устройство носило лишь демонстрационный характер, поскольку вырабатываемые им мощности были слишком малы.

Ученые и изобретатели работали над двигателем с целью использования его в производственных нуждах. Все они стремились к тому, чтобы сердечник двигателя двигался в магнитном поле вращательно-поступательно, на манер поршня в цилиндре паровой машины. Русский изобретатель Б.С. Якоби сделал все гораздо проще. Принцип работы его двигателя заключался в попеременном притяжении и отталкивании электромагнитов. Часть электромагнитов были запитаны от гальванической батареи, и направление течения тока в них не менялась, а другая часть подключалась к батарее через коммутатор, благодаря которому изменялось направление течения тока через каждый оборот. Полярность электромагнитов менялась, и каждый из подвижных электромагнитов то притягивался, то отталкивался от соответствующего ему неподвижного электромагнита. Вал приходил в движение.

двигатель Якоби электродвигатель Бориса Якоби Изначально мощность двигателя была небольшой и составляла всего 15 Вт, после доработок, Якоби удалось довести мощность до 550 Вт.. 13 сентября 1838 году, лодка, оборудованная этим двигателем, плыла с 12 пассажирами по Неве, против течения, развивая при этом скорость в 3 км/ч. Двигатель был запитан от большой батареи, состоящей из 320 гальванических элементов. Мощность современных электрических двигателей превышает 55 кВт. По вопросом прибретения электрических двигателей смотрите здесь.

Принцип действия.

В основу работы электрической машины заложено явление электромагнитной индукции (ЭМИ). Явление ЭМИ заключается в том, что при любом изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, в нем (контуре) образуется индукционный ток.

Сам двигатель состоит из ротора (подвижной части – магнита или катушки) и статора (неподвижной части – катушки). Чаще всего конструкция двигателя представляет собой две катушки. Статор обложен обмоткой, по которой, собственно, и течет ток. Ток порождает магнитное поле, которое воздействует на другую катушку. В ней, по причине ЭМИ, так же образуется ток, который порождает магнитное поле, действующее на первую катушку. И так все повторяется по замкнутому циклу. В итоге, взаимодействие полей ротора и статора создает вращающий момент, приводящий в движение ротор двигателя. Таким образом, происходит трансформация электрической энергии в механическую, которую можно использовать в различных приборах, механизмах и даже в автомобилях.

Вращающееся магнитное поле

электромотор электрический двигатель ротор двигателя

Вращение электромотора

Классификация электрических двигателей.

По способу питания:

двигатели постоянного тока – запитываются от источников постоянного тока.
двигатели переменного тока — запитываются от источников переменного тока.
универсальные двигатели – запитываются как от постоянного, так и переменного тока.

Читайте так же:
Виды труб для водоснабжения и отопления

По конструкции:

Коллекторный электродвигатель — электродвигатель, в котором в качестве датчика положения ротора и переключателя тока используется щеточноколлекторный узел.

Бесколлекторый электродвигатель – электродвигатель, состоящий из замкнутой системы, в которой используются: системы управления (преобразователь координат), силовой полупроводниковый преобразователь (инвертор), датчик положения ротора (ДПР).

• С приведением в действие постоянными магнитами;
• С параллельным соединением якоря и обмоток возбуждения;
• С последовательным соединением якоря и обмоток возбуждения;
• Со смешанным соединением якоря и обмоток возбуждения;

трехфазные двигатели трехфазные асинхронные двигатели

По количеству фаз:

Однофазные – запускаются вручную, либо же имеют пусковую обмотка или фазосдвигающую цепь.
Двухфазные
Трехфазные
Многофазные

По синхронизации:

Синхронный электродвигатель – электрический двигатель переменного тока с синхронным движением магнитного поля питающего напряжения и ротора.
Асинхронный электродвигатель – электрический двигатель переменного тока с отличающейся частотой движения ротора и магнитного поля, порождаемого питающим напряжением.

Обмотки статора электродвигателя, классификация, характеристики, применение

Обмотки статора электродвигателя, классификация, характеристики, применение

Обмотки статоров различных типов и видов электрических машин переменного тока разнообразны по конструкции, технологии их изготовления и укладки в пазы.

Для того чтобы яснее представить себе существующие конст

рукции катушек обмоток статоров машин переменного тока, а так

же в связи с тем, что от вида и типа катушек зависят технологиче

ские операции, выполняемые при ремонте обмоток, следует при

вести условную классификацию катушек обмоток статоров электри

ческих машин переменного тока по ряду конструктивных и техноло

Номинальное напряжение до 660 В, 3 кВ и вышы имеет широкое распространение в классе напряжении до 660

также и по периметру каждого витка (витковая изоляция). Соотношение площади проводниковых и изоляционных материалов сечении площади паза для обмоток низкого и высокого напряжен можно оценить по рис. 3. Кроме того, при изготовлении катушек напряжение машины 10 кВ и выше применяются так называем противокоронные меры, которые заключаются либо в устанавливаются в

16 специальных конструктивных элементов внутри катушек, либо в нанесении дополнительного покрытия наружной поверхности изоляций катушек полупроводящими лаками.

Вид обмоточного провода, из которого изготовляются катушки. Катушки из круглого обмоточного провода — мягкие катушки, окончательная формовка лобовых частей которых производится в процессе их укладки в пазы статора, применяются для асинхронных двигателей низкого напряжения мощностью до 100 кВт. Катушки из обмоточного провода прямоугольного сечения — жесткие катушки, которые укладываются в пазы статора в окончательно отформованном при их изготовлении виде, применяются в электрических машинах высокого напряжения. Следует отметить, что имеется целый ряд типоразмеров электрических машин низкого напряжения, где также применяются жесткие катушки, — это» асинхронные и синхронные двигатели в диапазоне мощностей 100—400 кВт.

Читайте так же:
Инструмент для накатки резьбы

Обмотки статора электродвигателя, классификация, характеристики, применение

Класс нагревостойкости. В зависимости от расчетных электромагнитных нагрузок в пусковом и номинальном режимах и связанных с этим температурных факторов, а также от эксплуатационных условий обмотки электрических машин по ГОСТ 183—74 могут быть изготовлены по классам нагревостойкости А, Е, В, F и Н. Технологически это означает применение для обмотки каждого класса нагревостойкости соответствующих марок обмоточных проводов и изоляционных материалов, способных нормально работать при температурах, характеризующих данный класс.

Характеристики основных групп изоляционных материалов и обмоточных проводов, относящихся к тем или иным классам нагревостойкости, будут даны ниже при непосредственном рассмотрении технологических процессов изготовления катушек.

Число сторон катушек в пазу.

Различие обмоток по этому признаку заключается в том, что в однослойной обмотке сторона катушки занимает повысоте весь паз статора, а в двухслойной — только половину паза. По конструкции и технологии изготовления катушки однослойных и двухслойных обмоток, изготовляемых из круглого провода (для двигателей до 100 кВт), не имеют между собой принципиальных отличий. Катушки однослойных и двухслойных обморок, изготовляемые из обмоточных проводов прямоугольного сечения, принципиально отличаются между собой и по конструкции, по технологии изготовления, а также по технологии их укладки и монтажа в статоре.

Вид элементов обмотки.

Различие элементов обмотки по данному признаку заключается в том, что катушка может быть технологически изгоготовлена замкнутой с последовательным соединением в oт этом случае обмотку называют катушечной) или элемен, обмотки изготовляются в виде стержней, а соединение витков стержней в катушку производится в процессе монтажа обмотки

тор; такие обмотки называют стержневыми.

Каждый из видов катушек обмоток электрических машин переменного тока приведениои условной классификации в силу различныз технологических и эксплуатационных факторов имеют и

внутри данного вида различия по конструкции и применяемы материалам.

К обмоткам высокого напряжения статоров, которые наиболее широко применяются в настоящее время, по приведенной выц классификации, относят: двухслойные катушечные обмотки из обм. точных проводов прямоугольного сечения, на номинальное напря. жение 3, 6 и 10 кВ с изоляцией классов нагревостойкости В, F и Н Такие обмотки применяются в подавляющем большинстве синхронных и асинхронных электрических машинах мощностью 100— 6000 кВт, составляющих основной парк электрических машин высокого напряжения в стране. В связи с выбранным видом обмоток следует ознакомиться с построением схем обмоток статоров электрических машин, в которых применяются эти виды обмоток.

Электродвигатель – классификация и принцип работы двигателя электромобиля

Электродвигатель в современном мире сам по себе давно не является чем-то новым. Однако сейчас этот агрегат стал весьма популярным. И в первую очередь благодаря активному развитию электромобилей. Все чаще возникают дискуссии на тему преимуществ и недостатков электродвигателей, стоит брать или нет электрокар и т.п. В данной статье будут рассмотрены особенности электродвигателей, их разновидности, достоинства и недостатки, а также перспективы дальнейшего распространения.

Читайте так же:
Какой компрессор подойдёт для пескоструя

Особенности конструкции и принцип работы электродвигателя

В основе действия любого электродвигателя заложен принцип электромагнитной индукции. Основное назначение электродвигателя заключается в превращении электрической энергии в механическую. Такое преобразование осуществляется посредством взаимодействия двух главных частей электромотора – статора (неподвижной части) и ротора (подвижная часть). После подачи питания образующееся в статоре магнитное поле оказывает воздействие на ротор, в результате чего последний начинает вращаться, откуда и создается крутящий момент.

Разновидности и классификация

Существует достаточно много различных электродвигателей, отличающихся по конструкции, принципу действия, характеристикам. Все их можно классифицировать следующим образом.

Двигатель постоянного тока (ДПТ):

  • коллекторный (наличие щеточно-коллекторного узла):
    • с постоянными магнитами;
    • с последовательным возбуждением (последовательная обмотка статора);
    • с параллельным возбуждением (обмотка статора и якоря соединяется параллельно);
    • с независимым возбуждением (обмотка статора питается из независимого источника тока);
    • со смешанным возбуждением (используется параллельное и смешанное подключение).

    Двигатель переменного тока:

    • синхронный (ротор и статор вращаются синхронно);
    • асинхронный (ротор и статор вращаются асинхронно):
      • однофазный;
      • двухфазный;
      • трехфазный;
      • многофазный

      Двигатель постоянного тока для электромобиля – первый и самый бюджетный вариант электродвигателя. При этом, как правило, используется бесколлекторный двигатель для электромобиля. Более современные и дорогостоящие – асинхронные двигатели.

      Особенности синхронных и асинхронных двигателей

      Синхронные двигатели характеризуются следующими особенностями.

      • постоянная скорость вращения;
      • высокий КПД;
      • небольшая реактивная составляющая;
      • возможность работать с перегрузкой.
      • высокая цена;
      • сложная конструкция;
      • сложная система запуска;
      • потребность в наличии источника постоянного напряжения;
      • сложность регулировки.

      Асинхронные двигатели характеризуются следующими моментами.

      • простая схема пуска (непосредственно к электросети);
      • допустимость перегрузок (но кратковременных);
      • возможность получать высокую мощность двигателя;
      • несложная конструкция;
      • достаточно простое техническое обслуживание;
      • невысокая стоимость.
      • ограничение предельной скорости вращения (не может превышать 3000 об/мин);
      • высокие пусковые токи;
      • сложность регулировки частоты вращения.

      Классификация электромобилей по типу использования электродвигателя

      Гибриды (Hybrids Electric Vehicle или HEV) – это первые шаги в построении электромобиля. Такую машину сложно назвать электрокаром в полном смысле этого слова, поскольку ДВС (бензиновый или дизельный движок) в них по-прежнему выступал в качестве основного агрегата. Тогда как электродвигатель играл второстепенную роль и заряжался от энергии ДВС. Соответственно и запас хода такого электродвигателя был совсем небольшой. Хотя на поздние модели гибридов устанавливалась уже более емкая батарея, продажа таких машин не отличалась большим спросом. Причиной являлась сложная и достаточно дорогая в обслуживании система.

      Плагин-гибриды (Plug-in Hybrid Electric Vehicle или PHEV) также имели одновременно ДВС и электромотор, однако в них уже предусматривалась возможность заряжать батарею от обычной бытовой розетки. Благодаря увеличенной мощности батареи, запас хода плагин-гибрида на электродвигателе мог достигать 80 км.

      «Гибрид наоборот» (Range-Extended Electric Vehicle или REEV) – электрокар, в котором также используется два двигателя, однако электрическая установка является главной, а ДВС – второстепенным. В таких машинах ДВС используется только для выработки энергии для электродвигателя. Такая конструкция, с одной стороны, экономит топливо при использовании электродвигателя, а с другой легко решает проблему ограниченности пробега, поскольку АЗС можно найти практически везде.

      Классический электромобиль (Battery Electric Vehicle или BEV) – авто, которое передвигается исключительно за счет энергии, вырабатываемой электрической силовой установкой. Экологически (или почти экологически) чистый транспорт, который в настоящее время набирает свою популярность. Зарядка электродвигателя возможна на специализированных электрозаправках, от бытовой розетки или мобильных станций.

      Электромобиль на топливных элементах (Fuel Cell Electric Vehicle или FCEV). Как видно из названия, источником энергии для электродвигателя здесь выступает не батарея, а топливный элемент (сжатый водород).

      Двигатель-колесо

      Двигатель-колесо или по-другому мотор-колесо – комплексная система, которая состоит из следующих агрегатов: колесо, электродвигатель, силовая передача. Также может дополнительно использоваться тормозная система. Впервые концепция такого устройства появилась еще в 1884 году. Такая система получает питание от аккумулятора (на гибридах – от ДВС). При этом электрический двигатель имеет два режима работы – тяговый (приведение колеса в движение) и генераторный (фактически является системой рекуперации, при которой энергия торможения применяется для зарядки аккумуляторной батареи).

      Такая система достаточно часто используется на электровелосипедах, гироскутерах, электросамокатах и т.п. В последнее время на нее обратили внимание и в автомобилестроении, благодаря следующим его преимуществам:

      • отсутствие большого количества оборудования;
      • отличная динамика;
      • упрощение системы рекуперации;
      • возможность использовать как в двигателях с ДВС, так и в электрокарах.

      Преимущества и недостатки электродвигателей

      К числу преимуществ электродвигателей относятся следующие:

      • высокий КПД (примерно 90-95%);
      • отсутствие потерь на трение трансмиссии;
      • максимальный крутящий момент сразу при запуске;
      • низкие эксплуатационные затраты;
      • экологичность;
      • простота конструкции;
      • возможность торможения двигателем;
      • отсутствие коробки передач;
      • низкий уровень шума.

      К числу недостатков таких двигателей относятся:

      • ограниченная по времени работа в автономном режиме;
      • необходимость наличия источника питания (аккумуляторы, зарядные станции);
      • длительное время зарядки.

      Перспективы развития электродвигателей

      Рассуждая о перспективах электродвигателей, стоит отметить тот факт, что сегодня очень много устройств, как бытовых, так и промышленных, имеют электродвигатель. Появление электромобилей дало новый толчок развитию электродвигателя.

      Таким образом, можно с уверенностью утверждать, что электродвигатель, был, есть и будет. По крайней мере до тех пор, пока не изобретут какой-либо совершено новый тип двигателя.

      голоса
      Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector