Асинхронный двигатель устройство и принцип действия: Асинхронный двигатель | Строение и принцип работы

Принцип действия асинхронного электродвигателя — советы электрика

Электрический двигатель — принцип работы электродвигателя

Электрические двигатели предназначены для преобразования электрической энергии в механическую. Первые их прототипы были созданы в 19 веке, а сегодня эти устройства максимально интегрированы в жизнь современного человечества. Примеры их использования можно встретить в любой сфере жизнедеятельности: от общественного транспорта до домашней кофемолки.

Содержание:

Электрический двигатель: вид в разрезе

Принцип преобразования энергии

Принцип работы электродвигателя любого типа заключается в использовании электромагнитной индукции, возникающей внутри устройства после подключения в сеть. Для того чтобы понять, как эта индукция создается и приводит элементы двигателя в движение, следует обратиться к школьному курсу физики, объясняющему поведение проводников в электромагнитном поле.

Итак, если мы погрузим проводник в виде обмотки, по которому движутся электрические заряды, в магнитное поле, он начнет вращаться вокруг своей оси. Это связано с тем, что заряды находятся под влиянием механической силы, изменяющей их положение на перпендикулярной магнитным силовым линиям плоскости. Можно сказать, что эта же сила действует на весь проводник.

Схема, представленная ниже, показывает токопроводящую рамку, находящуюся под напряжением, и два магнитных полюса, придающие ей вращательное движение.

Именно эта закономерность взаимодействия магнитного поля и токопроводящего контура с созданием электродвижущей силы лежит в основе функционирования электродвигателей всех типов. Для создания аналогичных условий в конструкцию устройства включают:

• Ротор (обмотка) – подвижная часть машины, закрепленная на сердечнике и подшипниках вращения. Она исполняет роль токопроводящего вращательного контура.
• Статор – неподвижный элемент, создающий магнитное поле, воздействующее на электрические заряды ротора.
• Корпус статора. Оснащен посадочными гнездами с обоймами для подшипников ротора. Ротор размещается внутри статора.

Для представления конструкции электродвигателя можно создать принципиальную схему на основе предыдущей иллюстрации:

После включения данного устройства в сеть, по обмоткам ротора начинает идти ток, который под воздействием магнитного поля, возникающего на статоре, придает ротору вращение, передаваемое на крутящийся вал. Скорость вращения, мощность и другие рабочие показатели зависят от конструкции конкретного двигателя и параметров электрической сети.

Классификация электрических двигателей

Все электродвигатели между собой классифицируют в первую очередь по типу тока, протекающему через них. В свою очередь, каждая из этих групп тоже делить на несколько видов, в зависимости от технологических особенностей.
Двигатели постоянного тока

На маломощных двигателях постоянного тока магнитное поле создается постоянным магнитом, устанавливаемым в корпусе устройства, а обмотка якоря закрепляется на вращающемся валу. Принципиальная схема ДПТ выглядит следующим образом:

Обмотка, расположенная на сердечнике, изготавливается из ферромагнитных материалов и состоит из двух частей, последовательно соединенных между собой. Своими концами они подсоединяются к коллекторным пластинам, к которым прижимаются графитовые щетки. На одну из них подается положительный потенциал от источника постоянного тока, а на другую – отрицательный.

После подачи питания на двигатель происходит следующее:

1. Ток от нижней «плюсовой» щетки подается на ту коллекторную пластину, к контактной платформе которой она подключена.
2. Прохождение тока по обмотке на коллекторную пластину (обозначено пунктирной красной стрелкой), подключенную к верхней «отрицательной» щетке создает электромагнитное поле.
3. Согласно правилу буравчика, в правой верхней части якоря возникает магнитное поле южного, а в левой нижней — северного магнитного полюса.
4. Магнитные поля с одинаковым потенциалом отталкиваются друг от друга и приводят ротор во вращательное движение, обозначенное на схеме красной стрелкой.
5. Устройство коллекторных пластин приводит к смене направления протекания тока по обмотке во время инерционного вращения, и рабочий цикл повторяется вновь.

Самый простой электрический двигатель

При очевидной простоте конструкции существенным недостатком таких двигателей является низкий КПД, обусловленный большими потерями энергии. Сегодня ДПТ с постоянными магнитами используются в простых бытовых приборах и детских игрушках.

Устройство двигателей постоянного тока большой мощности, используемых в производственных целях, не предусматривает использование постоянных магнитов (они занимали бы слишком много места). В этих машинах используется следующая конструкция:

• обмотка состоит из большего количества секций, представляющих собой металлический стержень;
• каждая обмотка отдельно подключается к положительному и отрицательному полюсу;
• количество контактных площадок на коллекторном устройстве соответствует количеству обмоток.

Таким образом, снижение потерь электроэнергии обеспечивается плавным подключением каждой обмотки к щеткам и источнику питания. На следующей картинке представлена конструкция якоря такого двигателя:

Устройство электрических двигателей постоянного тока позволяет легко обратить направление вращения ротора с помощью простой смены полярности на источнике питания.

Функциональные особенности электродвигателей определяются наличием некоторых «хитростей», к которым относится сдвиг токосъемных щеток и несколько схем подключения.

Сдвиг узла токосъемных щеток относительно вращения вала происходит после запуска двигателя и изменения подаваемой нагрузки. Это позволяет компенсировать «реакцию якоря» — эффект, снижающий эффективность машины за счет торможения вала.

Есть три способа подключения ДПТ:

1. Схема с параллельным возбуждением предусматривает параллельное подключение независимой обмотки, как правило, регулируемой реостатом. Так обеспечивается максимальная стабильность скорости вращения и её плавная регулировка. Именно благодаря этому двигатели с параллельным возбуждением находят широкое применение в грузоподъемном оборудовании, на электрическом транспорте и станках.
2. Схема с последовательным возбуждением тоже предусматривает использование дополнительной обмотки, но подключается она последовательно с основной. Это позволяет при необходимости резко увеличить крутящий момент двигателя, к примеру, на старте движения железнодорожного состава.
3. Смешанная схема использует преимущества обоих способов подключения, описанных выше.

Биполярный электрический двигатель

Двигатели переменного тока

Главным отличием этих двигателей от описанных ранее моделей заключается в токе, протекающем по их обмотке. Он описывает по синусоидальному закону и постоянно меняет свое направление. Соответственно и питание этих двигателей осуществляется от генераторов со знакопеременной величиной.

Одним из главных конструктивных отличий является устройство статора, представляющего собой магнитопровод со специальными пазами для расположения витков обмотки.

Обратите внимание

Двигатели переменного тока классифицируют по принципу работы на синхронные и асинхронные. Коротко говоря, это означает, что в первых частота вращения ротора совпадает с частотой вращения магнитного поля в статоре, а во вторых – нет.

Настоятельно рекомендуем прочитать нашу статью об устройстве электродвигателей переменного тока.

Синхронные двигатели

В основе работы синхронных электродвигателей переменного тока тоже лежит принцип взаимодействия полей, возникающих внутри устройства, однако в их конструкции постоянные магниты закрепляются на роторе, а по статору проводится обмотка. Принцип их действия демонстрирует следующая схема:

Проводники обмотки, по которой проходит ток, показанные на рисунке в виде рамки. Вращение ротора происходит следующим образом:

1. На определенный момент времени ротор с закрепленным на нем постоянным магнитом находится в свободном вращении.
2. На обмотке в момент прохождения через нее положительной полуволны формируется магнитное поле с диаметрально противоположными полюсами Sст и Nст. Оно показано на левой части приведенной схемы.
3. Одноименные полюса постоянного магнита и магнитного поля статора отталкиваются друг от друга и приводят двигатель в положение, показанное на правой части схемы.

В реальных условиях для создания постоянного плавного вращения двигателя используется не одна катушка обмотки, а несколько. Они поочередно пропускают через себя ток, благодаря чему создается вращающееся магнитное поле.

Асинхронные двигатели

А асинхронном двигателе переменного тока вращающееся магнитное поле создается тремя (для сети 380 В) обмотками статора. Их подключение к источнику питания осуществляется через клеммную коробку, а охлаждение — вмонтированным в двигатель вентилятором.

Ротор, собранный из нескольких замкнутых между собой металлических стержней, жестко соединен с валом, составляя с ним одно целое. Именно из-за соединения стержней межу собой этот тип ротора называется короткозамкнутым.

Благодаря отсутствию токопроводящих щеток в данной конструкции значительно упрощается техническое обслуживание двигателя, увеличивается срок службы и надежность.

Главной причиной выхода из строя двигателей этого типа является износ подшипников вала.

Принцип работы асинхронного двигателя основывается на законе электромагнитной индукции – если частота вращения электромагнитного поля обмоток статора превышает частоту вращения ротора, в нем наводится электродвижущая сила.

Это важно, поскольку при одинаковой частоте ЭДС не возникает и, соответственно, не возникает вращения.

В действительности нагрузка на вал и сопротивление от трения подшипников всегда замедляет ротор и создает достаточные для работы условия.

Главным недостатком двигателей данного типа является невозможность получения постоянной частоты вращения вала. Дело в том, что рабочие характеристики устройства изменяются в зависимости от различных факторов. К примеру, без нагрузки на вал циркулярная пила вращается с максимальной скоростью.

Важно

Когда мы подводим к пильному полотну доску и начинаем её резать, частота вращения диска заметно снижается. Соответственно, снижается и скорость вращения ротора относительно электромагнитного поля, что приводит к наведению еще большей ЭДС.

Это увеличивает потребляемый ток и рабочая мощность мотора увеличивается до максимальной.

Принцип работы электрического мотора

Важно подбирать двигатель подходящей мощности – слишком низкая приведет к повреждению короткозамкнутого ротора из-за превышения расчетного максимума ЭДС, а слишком высокая приводит к необоснованным энергозатратам.

Асинхронные двигатели переменного тока рассчитаны на работу от трехфазной электрической сети, однако могут быть подключены и в однофазную сеть. Так, например, они используются в стиральных машинах и станках для домашних мастерских. Однофазный двигатель имеет примерно на 30% более низкую мощность, по сравнению с трехфазным – от 5 до 10 кВт.

Ввиду простоты исполнения и надежности асинхронные двигатели переменного тока наиболее распространены не только в производственном оборудовании, но и в бытовой технике.

Универсальные коллекторные двигатели

Во многих бытовых электроприборах необходимо наличие высокой скорости вращения двигателя и крутящего момента при малых пусковых токах и плавной регулировке. Всем этим требования удовлетворяют коллекторные двигатели, называемые универсальными. По своему устройству они очень похожи на двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением.

Главным отличием от ДПТ является магнитная система, комплектуемая несколькими изолированными друг от друга листами электротехнической стали, к полюсам которых подсоединены по две секции обмотки. Такая конструкция снижает нагрев элементов токами Фуко и перемагничивание.

Высокая синхронность магнитных полей в универсальных коллекторных двигателях сохраняет высокую скорость вращения даже под большой нагрузкой на вал. Поэтому их используют в маломощном быстроходном оборудовании и домашней технике. При подключении в цепь регулируемого трансформатора появляется возможность плавной настройки частоты вращения.

Главный недостаток таких электромоторов заключается в низком моторесурсе, обусловленном быстрым стиранием графитовых щеток.

Источник: http://TokIdet.ru/elektrooborudovanie/elektrodvigateli/princip-raboty.html

Разбираемся в принципах работы электродвигателей: преимущества и недостатки разных видов

Электродвигатели – это устройства, в которых электрическая энергия превращается в механическую. В основе принципа их действия лежит явление электромагнитной индукции.

Однако способы взаимодействия магнитных полей, заставляющих вращаться ротор двигателя, существенно различаются в зависимости от типа питающего напряжения – переменного или постоянного.

Устройство и принцип действия электродвигателя постоянного тока

В основе принципа работы электродвигателя постоянного тока лежит эффект отталкивания одноименных полюсов постоянных магнитов и притягивания разноименных. Приоритет ее изобретения принадлежит русскому инженеру Б. С. Якоби. Первая промышленная модель двигателя постоянного тока была создана в 1838 году. С тех пор его конструкция не претерпела кардинальных изменений.

В двигателях постоянного тока небольшой мощности один из магнитов является физически существующим. Он закреплен непосредственно на корпусе машины. Второй создается в обмотке якоря после подключения к ней источника постоянного тока. Для этого используется специальное устройство – коллекторно-щеточный узел. Сам коллектор – это токопроводящее кольцо, закрепленное на валу двигателя.

К нему подключены концы обмотки якоря.

Чтобы возник вращающий момент, необходимо непрерывно менять местами полюса постоянного магнита якоря. Происходить это должно в момент пересечения полюсом так называемой магнитной нейтрали. Конструктивно такая задача решается разделением кольца коллектора на секторы, разделенные диэлектрическими пластинами.

Концы обмоток якоря присоединяются к ним поочередно.

Чтобы соединить коллектор с питающей сетью используются так называемые щетки – графитовые стержни, имеющие высокую электрическую проводимость и малый коэффициент трения скольжения.

Совет

В двигателях большой мощности физически существующих магнитов не используют из-за их большого веса. Для создания постоянного магнитного поля статора используется несколько металлических стержней, каждый из которых имеет собственную обмотку из проводника, подключенного к плюсовой или минусовой питающей шине. Одноименные полюса включаются последовательно друг другу.

Количество пар полюсов на корпусе двигателя может быть равно одной или четырем. Число токосъемных щеток на коллекторе якоря должно ему соответствовать.

Электродвигатели большой мощности имеют ряд конструктивных хитростей. Например, после запуска двигателя и с изменением нагрузки на него, узел токосъемных щеток сдвигается на определенный угол против вращения вала. Так компенсируется эффект «реакции якоря», ведущий к торможению вала и снижению эффективности электрической машины.

Также существует три схемы подключения двигателя постоянного тока:

• с параллельным возбуждением;
• последовательным;
• смешанным.

Параллельное возбуждение – это когда параллельно обмотке якоря включается еще одна независимая, обычно регулируемая (реостат).

Такой способ подключения позволяет очень плавно регулировать скорость вращения и достигать ее максимальной стабильности. Его используют для питания электродвигателей станков и кранового оборудования.

Последовательная – в цепь питания якоря дополнительная обмотка включена последовательно. Такой тип подключения используется для того, чтобы в нужный момент резко нарастить вращающее усилие двигателя. Например, при трогании с места железнодорожных составов.

Двигатели постоянного тока имеют возможность плавной регулировки частоты вращения, поэтому их применяют в качестве тяговых на электротранспорте и грузоподъемном оборудовании.

Двигатели переменного тока — в чем отличие?

Устройство и принцип работы электродвигателя переменного тока для создания крутящего момента предусматривают использование вращающегося магнитного поля. Их изобретателем считается русский инженер М. О. Доливо-Добровольский, создавший в 1890 году первый промышленный образец двигателя и являющийся основоположником теории и техники трехфазного переменного тока.

Вращающееся магнитное поле возникает в трех обмотках статора двигателя сразу, как только они подключаются к цепи питающего напряжения. Ротор такого электромотора в традиционном исполнении не имеет никаких обмоток и представляет собой, грубо говоря, кусок железа, чем-то напоминающий беличье колесо.

Магнитное поле статора провоцирует возникновение в роторе тока, причем очень большого, ведь это короткозамкнутая конструкция. Этот ток вызывает возникновение собственного поля якоря, которое «сцепляется» с вихревым магнитным потом статора и заставляет вращаться вал двигателя в том же направлении.

Магнитное поле якоря имеет ту же скорость, что и статора, но отстает от него по фазе примерно на 8–100. Именно поэтому двигатели переменного тока называются асинхронными.

Принцип действия электродвигателя переменного тока с традиционным, короткозамкнутым ротором, имеет очень большие пусковые токи. Вероятно, многие из вас это замечали – при пуске двигателей лампы накаливания меняют яркость свечения. Поэтому в электрических машинах большой мощности применяется фазный ротор – на нем уложены три обмотки, соединенные «звездой».

Обмотки якоря не подключены к питающей сети, а посредством коллекторно-щеточного узла соединены с пусковым реостатом. Процесс включения такого двигателя состоит из соединения с питающей сетью и постепенного уменьшения до нуля активного сопротивления в цепи якоря. Электромотор включается плавно и без перегрузок.

Особенности использования асинхронных двигателей в однофазной цепи

Несмотря на то, что вращающееся магнитное поле статора проще всего получить от трехфазного напряжения, принцип действия асинхронного электродвигателя позволяет ему работать и от однофазной, бытовой сети, если в их конструкцию будут внесены некоторые изменения.

Для этого на статоре должно быть две обмотки, одна из которой является «пусковой». Ток в ней сдвигается по фазе на 90° за счет включения в цепь реактивной нагрузки. Чаще всего для этого используется конденсатор.

Обратите внимание

Запитать от бытовой розетки можно и промышленный трехфазный двигатель. Для этого в его клеммной коробке две обмотки соединяются в одну, и в эту цепь включается конденсатор. Исходя из принципа работы асинхронных электродвигателей, запитанных от однофазной цепи, следует указать, что они имеют меньший КПД и очень чувствительны к перегрузкам.

Электродвигатели этого типа легко запускаются, но частоту их вращения практически невозможно регулировать.

Они чувствительны к перепадам напряжения, а при «недогрузе» снижают коэффициент полезного действия, становясь источником непропорционально больших затрат электроэнергии. При этом существуют методы использования асинхронного двигателя как генератор.

Универсальные коллекторные двигатели — принцип работы и характеристики

В бытовых электроинструментах малой мощности, от которых требуются малые пусковые токи, большой вращающий момент, высокая частота вращения и возможность ее плавной регулировки, используются так называемые универсальные коллекторные двигатели. По своей конструкции они аналогичны двигателям постоянного тока с последовательным возбуждением.

В таких двигателях магнитное поле статора создается за счет питающего напряжения. Только немного изменена конструкция магнитопроводов – она не литая, а наборная, что позволяет уменьшать перемагничивание и нагрев токами Фуко. Последовательно включенная в цепь якоря индуктивность дает возможность менять направление магнитного поля статора и якоря в одном направлении и в той же фазе.

Практически полная синхронность магнитных полей позволяет двигателю набирать обороты даже при значительных нагрузках на валу, что и требуется для работы дрелей, перфораторов, пылесосов, «болгарок» или полотерных машин.

Если в питающую цепь такого двигателя включен регулируемый трансформатор, то частоту его вращения можно плавно менять. А вот направление, при питании от цепи переменного тока, изменить не удастся никогда.

Такие электромоторы способны развивать очень высокие обороты, компактны и имеют больший вращающий момент. Однако наличие коллекторно-щеточного узла снижает их моторесурс – графитовые щетки достаточно быстро истираются на высоких оборотах, особенно если коллектор имеет механические повреждения.

Электродвигатели имеют самый большой КПД (более 80 %) из всех устройств, созданных человеком. Их изобретение в конце XIX века вполне можно считать качественным цивилизационным скачком, ведь без них невозможно представить жизнь современного общества, основанного на высоких технологиях, а чего-либо более эффективного пока еще не придумано.

Синхронный принцип работы электродвигателя на видео

Источник: http://elektrik24.net/elektrooborudovanie/elektrodvigateli/princip-raboty-3.html

Асинхронный двигатель: принцип работы, особенности конструкции

Асинхронный двигатель представляет собой мотор переменного тока, скорость вращения которого не равна частоте напряжения в обмотках статора. Эти электродвигатели получили широкое распространение, потому что являются достаточно выносливыми.

Асинхронный однофазный, трехфазный моторы могут работать при значительной нагрузке продолжительное время, не перегреваясь, держать свой крутящий момент.

Работа асинхронного двигателя проста, но при этом его характеристики напрямую зависят от параметров обмоток и технологии их укладки.

Область применения

Асинхронный двигатель получил широкое распространение в качестве тягового, второстепенного и прочих видов силовых компонентов. Учитывая особенности его конструкции, отсутствие скользящих контактов, эксплуатация такого мотора намного проще.

Также, схема подключения не требует сложных устройств управления, если говорить о простом режиме работы с постоянной частотой.

Плюс ко всему и срок службы до сервисного обслуживания намного дольше, так как внутреннее пространство и обмотки не загрязняются графитом.

Применяется асинхронный электродвигатель во многих сферах:

• Системы вентиляции – благодаря выносливости и неприхотливости при эксплуатации моторы с короткозамкнутыми роторами достаточно часто используются в качестве вентиляторов. Они хорошо переживают продолжительную работу на максимальных оборотах, обеспечивая пользователей или технологическое оборудование интенсивным воздушным потоком.
• Конвейеры – благодаря высокому моменту, способности его поддерживать при нагрузках моторы асинхронного типа стали идеальным вариантом для реализации управления подвижными производственными линиями.
• Следящие системы и приводные устройства – особо часто применяют асинхронные двигатели в приводных системах на технологическом оборудовании. Но для организации управления таким типом двигателя потребуется особая схема подключения и частотный блок управления, а ротор асинхронного двигателя оснащается неодимовыми магнитами. Такие моторы рассчитаны на работы с частотой до 400 Гц.
• Бытовая сфера. Из такого мотора можно сделать различные рабочие агрегаты бытового назначения или для небольшой мастерской: вентилятор, управляемые заслонки, циркулярная пила, фуганок, прочее оборудование.

Разновидности моторов

От типа питающей сети асинхронные электродвигатели подразделяются на:

1. Трехфазные. Обмотки асинхронных двигателей такого типа состоят из 3 катушек, специальным образом уложенных в пазах статора. Они предназначены для работы в промышленности, так как имеют высокий КПД и cosφ приближенный к 1, а для обеспечения дополнительной экономии работают с системой рекуперации энергии при торможении, выступая генератором.
2. Однофазный асинхронный двигатель. Применяется в быту и промышленности: старые стиральные машины, бытовые вентиляторы, холодильное и прочие виды оборудования. Имеют меньший КПД, мощность, по сравнению с трехфазными, что объясняется потерями в статоре из-за отсутствия дополнительной фазы.

Устройство асинхронного двигателя

Устройство асинхронного двигателя является достаточно простым:

• Статор – является неподвижной частью электрического двигателя, который снабжен обмотками возбуждения.
• Ротор – вращающийся элемент мотора, который крутится под действием магнитного поля, создаваемым обмотками возбуждения, расположенными на статоре. Различают 2 типа двигателя от конструкции ротора: короткозамкнутые и фазные.
• Фланцы – статическая часть электрического двигателя, в которой находятся опорные подшипники, удерживающие ротор и являющиеся своего рода крепежом для статора. Он зажимается между двумя фланцами-крышками стяжными болтами. Либо они прикручены к корпусу статора.
• Клеммная коробка – часть статической конструкции двигателя, в которую выводятся концы обмоток со статора. Посредством его осуществляется подключение двигателя к схеме управления.
• Крыльчатка и защитный кожух – используется для обеспечения принудительной вентиляции, а кожух предохранит обслуживающий персонал от травматизма.
• Дополнительные сервисные обмотки – при необходимости совместно с обмоткой возбуждения на статоре может быть дополнительная, предназначенная для контроля и измерения рабочих параметров мотора во время его работы.
• Термодатчики – промышленные асинхронные двигателя, кроме обмоток, также имеются датчики температуры, контролирующие перегрев на случай резкого возрастания тока потребления.

Также двигателя могут быть оборудованными планарными редукторами и изготовленными в едином корпусе. Это преимущественно промышленные типы агрегатов, применяемые на станках, конвейерах и прочих видах оборудования.

Особенности устройства каждого из элементов

Статор асинхронного электродвигателя представляет собой цилиндр, изготовленный из листов специальной электротехнической стали толщиной до 0.5 мм, покрытых лаком. Этот цилиндр является сердечником, с внутренней стороны имеются пазы, куда укладываются обмотки.

В трехфазных, соответственно, сдвинутые на 120 градусов, в однофазных – на 90. Обмотки могут быть уложены несколькими способами в зависимости от схемы их подключения и эксплуатационных требований. Именно от этого зависит такой показатель, как момент и мощность на валу.

А при наличии количества полюсов более, чем 2 пары, то он может использоваться в следящих системах управления приводными механизмами.

Статор запрессован в корпус либо же расположен между фланцами. Корпус и боковые крышки изготовлены из чугуна или сплава алюминия. На них имеются ребра для увеличения площади и повышения эффективности отведения тепла при работе. Такое устройство позволяет лучше охлаждать двигатель, обеспечивая продолжительную работу при предельных нагрузках.

Однополюсная обмотка такого электродвигателя наматывается из 3-х катушек. Каждая из них называется фазой.

Для достижения требуемых параметров работы мотора обмотка укладывается в противоположных пазах сердечника.

Важно

Катушки соединяются между собой специальным образом в соответствии со схемой подключения и ожидаемых характеристик, обеспечивая возбуждение магнитного поля и необходимый момент при вращении.

Все концы датчиков выводятся в клеммную коробку, что позволяет их соединять в звезду или треугольник, что зависит от схемы подключения системы управления, величины питания.

3-фазный электродвигатель является универсальным, при необходимости его можно подключать к однофазному питанию с линейным напряжением.

При соединении обмоток треугольником напряжение обмоток равно линейному Uф, а при подключении по схеме звезды – √3Uф.

Ротор

Ротор в асинхронном электродвигателе представляет собой вал, на котором закрепляется сердечник, набранный из листов электротехнической стали.

Что трехфазный, что однофазный мотор, ротор имеет практически одинаковую конструкцию.

В качестве обмотки в обычных асинхронных моторах на рабочую частоту 50Гц используются куски медного или алюминиевого провода большой толщины или стержни, соединенные между собой торцевыми замыкающими кольцами.

Для того чтобы обмотка надежно удерживалась в сердечнике, имеются специальные пазы, куда она запрессована. Торцевые кольца могут быть снабжены вентиляционными лопатками, предназначенными для улучшения интенсивности охлаждения внутреннего пространства. Вал закреплен на подшипниках, впрессованных во фланцы или плитах, закрепленных к станине в зависимости от устройства.

Между валом и статором имеется зазор, величина которого зависит от пусковых параметров мотора. Если необходимо увеличить мощность и момент, то он должен быть как можно меньше. Одновременно с ростом мощности увеличиваются и добавочные потери в верхних слоях статора и ротора.

Принцип работы

Асинхронный двигатель принцип работы имеет достаточно простой. Он основан на двух физических явлениях:

1. При подаче напряжения на статорные обмотки в двигателе возникает вращающееся магнитное поле.
2. Поле оказывает воздействие на ток, индуцируемый в роторе. А это создает крутящий момент, поворачивающий вал двигателя относительно полюсов.

За каждый поворот вала полюса меняются полярностью с частотой сети. Поэтому напряжение обмотки статора имеет стандартную частоту, а скорость вращения зависит от:

• нагрузки на валу;
• количества пар полюсов;
• особенностей намотки статора.

Маркировка электродвигателя

Для упрощения процесса подключения и выбора схемы асинхронного 3-фазного ЭД на каждом из них имеется соответствующая маркировка. В ней указываются такие характеристики, как:

• крутящий момент;
• мощность;
• максимальная скорость вращения;
• cosφ.

Также в зашифрованной маркировке имеется указание типа двигателя, количества полюсов. Их необходимо учитывать при выборе мотора для тех или для других нужд. А для облегчения процесса подключения все концы сводятся в клеммную коробку, где подписаны следующим образом:

Если мотор подключается к сети 380 В с линейным напряжением обмоток 220В, то его схема обмоток должна быть треугольником. Но если двигатель подключается к стандартной сети 380В, то схема включения обмоток должна быть звездой.

Скольжение

При рассмотрении принципа работы асинхронного электрического двигателя применяют такое понятие, как скольжение, и обозначается параметр буквой «s». Оно возникает из-за разницы в скоростях вращения магнитного поля статора и реальной частоты вращения ротора. При этом первый показатель на порядок больше. Следовательно, чем выше разница, тем сильнее скольжение.

Скольжение позволяет объяснить принцип работы. За счет отставания частоты вращения ротора от магнитного поля статора и обеспечивается наведение ЭДС в короткозамкнутом роторе. Но если бы поле вращалось со скоростью частоты ЭДС в роторе, то собственно вращения не происходило.

Скольжение, являясь относительной величиной, измеряется в %. И становится больше при увеличении нагрузки на валу двигателя.

Двигателя с фазным ротором

Когда речь идет о моторах с фазным ротором, то он имеет немного иное устройство. Также имеется 3 обмотки, которые соединены в звезду, а их начала выведены на подводящие кольца.

Сравнивая два типа двигателя с короткозамкнутым и фазным роторами, то у второго развивается момент сразу же под высокой нагрузкой. Такие моторы получили применение в системах, где требуется сделать мощный приводной агрегат с высокой тягой.

Также такие моторы являются более удобными для регулируемого управления посредством регулятора частоты.

Недостатки асинхронных электродвигателей

В стандартном исполнении без магнитов на роторе асинхронные электродвигатели являются маломощными. Они неспособны сразу обеспечить высокий крутящий момент. А также для их запуска требуется большое количество электрической мощности, которая может превышать предельно допустимые показатели системы питания.

Поэтому их пуск должен выполняться без нагрузки. Кроме этого, асинхронные электродвигатели являются мощными источниками электромагнитных помех, сопровождающимися сбоями в работе различных других устройств, находящихся вблизи. Для снижения их влияния необходимо предусматривать качественное заземление и обязательное экранирование.

Источник: https://instrument.guru/elektro/asinhronnyj-dvigatel-printsip-raboty-osobennosti-konstruktsii.html

Устройство и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

То, что асинхронные двигатели сегодня используются во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства, необходимо поклониться русскому инженеру М.О. Доливо-Добровольскому.

Именно он в 1889 году (а точнее 8 марта) изобрел трехфазный асинхронный двигатель, который преобразовывает электроэнергию в энергию механическую (вращения).

Это, по сути, стало прорывом в технике и началом новой эры.

Самое главное, что электрические моторы данного типа оказались очень надежными, их производство достаточно простое, что влияет на небольшую себестоимость изделия.

Плюс несложная конструкция, которая легко поддается не только производству, но и ремонту. Если обратиться к статистическим данным, то по ним можно сделать вывод, что асинхронные двигатели являются самыми производимыми в мире.

На их счет приходится до 90% выпуска. Так что цифры говорят сами за себя.

Но почему эти приборы названы асинхронными? Все дело в том, что частота вращения магнитного поля статора всегда больше вращения ротора. Кстати, у электродвигателей этого типа принцип работы основан именно на вращении магнитного поля.

Принцип работы двигателя

Чтобы понять, как работают электродвигатели асинхронные трехфазные, необходимо провести один несложный эксперимент. Для этого вам понадобиться обычный магнит подковообразного типа и медный стержень.

При этом магнит надо хорошо закрепить к рукоятке, с помощью которой его можно крутить на одном месте вокруг своей оси. Медный стержень закрепляется в подшипниках и устанавливается в пространство между концами (полюсами) магнита-подковы.

То есть, стержень оказывается как бы внутри магнита, а, точнее сказать, внутри его плоскости вращении.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Теперь надо просто вращать магнитное устройство за ручку. Лучше по часовой стрелке. Так как между полюсами есть магнитное поле, то оно также будет вращаться.

При этом поле будет пересекать или рассекать своими силовыми линиями медный стержень-цилиндр. И тут включается закон электромагнитной индукции. То есть, внутри медного стержня начнут возникать вихревые токи.

Они, в свою очередь, начнут образовывать свое собственное магнитное поле, которое будет взаимодействовать с основным магнитным полем.

При этом стержень начнет вращаться в ту же сторону, что и магнит. И вот тут возникает один момент, который также лежит в принципе работы электродвигателя. О нем было уже упомянуто. Если скорость вращения стержня будет такое же, как у магнита, то их силовые линии пересекаться не будут. То есть, вращения не будет в виду отсутствия вихревых токов.

И еще пару нюансов:

• Магнитное поле вращается с той же скоростью, что и сам магнит, поэтому скорость называют синхронной.
• А вот стержень вращается с меньшей скоростью, поэтому ее и называют асинхронной. Отсюда, в принципе, название и самого электрического мотора.

Кстати, определить величину скольжения несложно, для этого необходимо воспользоваться формулой:

S=n-n1/n, где

• S – это величина скольжения;
• n – скорость вращения магнита;
• n1 – скорость вращения ротора.

Устройство двигателя

Конечно, показанное выше устройство назвать электродвигателем никак нельзя, потому что для примера был использован магнит, которого в моторе просто нет. Поэтому необходимо создать такую конструкцию, в которой электрический ток создавал бы это самое магнитное поле. К тому же оно должно еще и вращаться. Русскому ученому это оказалось под силу с помощью трехфазного переменного тока.

Поэтому в конструкции трехфазного асинхронного двигателя установлены три обмотки, расположенные относительно друг друга под углом в 120º. Каждая обмотка подсоединена к фазному контуру трехфазной сети переменного тока. Обмотки закрепляются к статору, который собой представляет металлический сердечник в виде полого корпуса. Они же закрепляются к полюсам сердечника.

Совет

Внутри полого сердечника на подшипниках закрепляется ротор. По сути, это тот же стержень-цилиндр. Ниже показана схема подключения обмоток и расположение ротора.

Как только электрический ток начинает подаваться на обмотки, образуется вращающееся магнитное поле, которое воздействует на ротор, заставляя его вращаться тоже.

Как работает

Чтобы понять принцип действия трехфазного асинхронного двигателя, необходимо рассмотреть график его работы. Чтобы облегчить данную задачу, предлагаем рассмотреть схему, расположенную ниже.

• Итак, позиция «А». В ней на первом полюсе фаза равна нулю, второй полюс является северным, то есть, отрицательным, в третьей фазе положительный заряд. Поэтому ток движется по стрелкам, указанным на рисунке. Тот, кто забыл школьную программу физики, напоминаем, что движение магнитного поля действует по правилу правой руки. Значит, вращение его будет направлено от севера к югу, то есть, от второй катушки (обмотки) к третьей.
• Позиция «Б». Теперь ноль расположен на второй обмотке, на первой юг (плюс), на третьей север (минус). То есть, магнитный поток будет теперь направлен от катушки №3 на катушку №1. Получается так, что полюсы сместились на 120º.
• В позициях «В» и «Г» произошли точно такие же сдвиги полюсов на 120º.

Смена полярности создает вращение магнитного потока, который в свою очередь увлекает за собой ротор. Последний начинает вращаться. Как было сказано выше, из энергии электрической получается энергия вращения (механическая).

Нами была рассмотрена конструкция электродвигателя асинхронного трехфазного с тремя обмотками на статоре, в котором используется двухполюсная схема магнитного поля. Число его оборотов вращения равна числу колебаний электрического тока в минуту. Если в сети переменного тока число колебания в секунду равно 50 Гц, то за минуту это значение станет 3000 (об/мин).

Источник: http://OnlineElektrik.ru/eoborudovanie/edvigateli/ustrojstvo-i-princip-raboty-trexfaznogo-asinxronnogo-dvigatelya.html

Принцип работы и устройство асинхронного двигателя

Асинхронный (индукционный) двигатель – механизм, превращающий силу переменного тока в механическую. Под асинхронным подразумевают, что скорость движения магнитной силы статора выше аналогичной величины оборотов ротора.

Для того, чтобы получше представлять, что такое асинхронный двигатель и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя, где он используется и как работает, необходимо разобраться в его составных частях и деталях, исследовать технические характеристики. Кроме того, не лишним будет понять, как происходит преобразование силы во время пуска и где используется асинхронный двигатель на практике.

В сегодняшней статье мы попробуем ответить на самые интересные вопросы, связанные с асинхронными двигателями, разобраться в том, что такое устройство однофазного асинхронного двигателя, рассмотрим принципы работы, а также плюсы и минусы данного типа устройств.

Немного истории

Первый подобный механизм электродвигателей появился еще в 1888 году и представил его американский инженер Никола Тесла. Однако, его опытный образец устройства и был не самым удачным, так как был двух фазным или много фазным и рабочие характеристики асинхронного двигателя не удовлетворяли потребителей. Поэтому широкого распространения не получил.

А вот благодаря российскому ученому Михаилу Доливо-Доброволь скому в изобретение удалось вдохнуть новую жизнь. Именно ему принадлежит первенство в деле создания первого в мире трехфазного асинхронного мотора.

Такое усовершенствование конструкции стало революционным, так как принцип работы трехфазного асинхронного двигателя позволял использовать для работы всего три провода, а не четыре.

Так что для плавного пуска устройства в массовое производство препятствий больше не оставалось.

Сегодня, благодаря своей простоте эти машины получили широкое распространение, а механическая характеристика асинхронного двигателя устраивает всех водителей.

Каждый год доля асинхронных двигателей, среди всех двигателей мира, составляет 90%.

Обратите внимание

Простота в использовании, принцип действия асинхронного двигателя, легкий пуск, надежность и дешевизна, помогли этим моторам распространиться по всему миру и буквально совершить технический переворот в промышленности.

Принцип работы трехфазного двигателя основан на питании от трех фаз переменного тока в стандартной сети. Для работы ему требуется именно такое электричество и поэтому он назван трех фазным.

Устройство трехфазного двигателя

Любой мотор асинхронного типа, независимо от его мощности и размеров, состоит из одних и тех же частей, механическая характеристика асинхронного двигателя также одна и та же. Главными среди составляющих являются:

• статор (неподвижная часть машины)
• ротор (вращающаяся часть)

Помимо этого, в современных трех фазных двигателях можно найти следующие детали:

• вал
• подшипники
• обмотку
• заземление
• корпус (в который монтируются все детали)

Как уже указывалось выше, базовые элементы двигателя — это статор (неподвижная часть) и ротор (подвижная деталь).

Статор выполнен в виде цилиндра, составлен данный элемент из множества металлических, форменных листов. Внутренняя часть создана таким образом, чтобы расположить обмотку. Центры обмоток расположены под углом в 120 градусов, а подключение происходит, исходя из доступного напряжения и двух возможных вариантов: на три или пять контактов.

Ротором называют подвижную часть подобного мотора, которая необходима для плавного пуска. Устройство асинхронного двигателя с фазным ротором является полноценным, ведь именно во вращении ротора состоит основной принцип работы трехфазного мотора.

Принципы, использование которых лежит в работе такого приспособления, как устройство асинхронного двигателя:

1. Правило левой руки буравчика.
2. Закон электромагнитной индукции Фарадея.

Исходя из типа обмотки, ротор может быть короткозамкнутым или фазным.

Короткозамкнутым называют ротор, состоящий из множества стальных частей.

Работа асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором заключается в следующем: в специальные пазы заливают алюминий, формирующий сердцевины, крепящиеся с обеих сторон стопорными кольцами, такая конструкция получила название «беличья клетка». Называется так, потому что замкнута накоротко и в ней не может использоваться сопротивление.

Фазным называют ротор, который обмотан по принципу, аналогичному статору, подходящему для трехфазной сети. Края проводки сердцевины замыкают в звезду, а оставшиеся контакты подводят к контактным частям.

Согласно принципу обратимости, любым фазным асинхронным двигателям свойственна возможность работать в качестве двигателя, генератора или электромагнитного тормоза. Электромеханическая характеристика асинхронного двигателя:

1. Двигатель.
2. Самый частый вид использования механизма.
3. Генератор.
4. Действие машины можно обратить, то есть механическую энергию, приложенную к сердцевине можно превратить в электрический ток. Для этого центральной части нужно вращаться быстрей магнитного поля. Потребляя механическую энергию генератор начнет создавать тормозной момент, возвращая электрическую энергию.
5. Электромагнитный тормоз.

Изменение порядка чередования фаз приводит к тому, что магнитное поле и сердцевина вращаются в различные стороны, при этом потребляется как механическая энергия, так и напряжение сети, создавая тормозной момент. Собранная энергия приводит к нагреву машины.

Принцип работы трехфазного двигателя

Принцип работы асинхронного двигателя в следующем: подавая напряжение на статор, в его проводке возникает магнитное воздействие, которая благодаря углу размещения осей обмоток, суммируется и создает итоговый, вращающий магнитный поток.

Вращаясь, он создает в проводниках электродвижущую силу. Обмотка сердцевины, создана таким образом, что при включении в сеть, появляется сила, налаживающаяся на действие статора и создающая движение.

https://www.youtube.com/watch?v=1XxaOVESscg

Устройство и принцип действия асинхронного двигателя зависит и от сердцевины. Движение сердцевины происходит, когда магнитная сила статора и пусковой момент преодолевают тормозную мощность ротора и внутренняя часть начинает движение, в этот момент проявляется такой показатель, как скольжение.

Скольжение очень важный параметр. В начале движения ротора оно равно 1, но вместе с ростом частоты движения, наблюдается выравнивание, и как следствие снижаются электродвижущие силы и ток в обмотках, это приводит к снижению вращающего момента.

Существует крайний предел скольжения, превышать это значение не стоит, ведь механизм может «опрокинуться», что приведет к нарушению его нормальной работы. Минимальное скольжение происходит на холостых оборотах мотора, при увеличении момента значение будет расти, до наступления критической отметки.

Важно

Для создания асинхронной работы нужно сделать так, чтобы напряжение статора и общий магнитный поток соответствовали значению переменного тока.

Во время пуска вектор результирующего магнитного поля неподвижной части плавно вращается с определенной частотой. Через сечение ротора проходит магнитный поток. Электроэнергия, подходящая к двигателю в момент пуска, уходит на перемагничивание статора и ротора.

Стоит заметить, что для электромоторов, в том числе асинхронных свойственно то, что во время пуска в короткий промежуток времени достигается до 150% крутящего момента.

Пусковой ток превышает номинальный в 7 раз и из-за этого, в момент пуска падает напряжение во всей электрической сети. Если падение напряжения слишком большое, то даже сам двигатель может не запуститься – таков принцип его действия.

Поэтому на практике используют устройство плавного пуска.

Устройство плавного пуска

Устройства плавного пуска асинхронных двигателей имеет свою специфику. Оно используется для плавного пуска или остановки электромагнитных двигателей. Может быть механическим, электромеханичес ким или полностью электронным.

Пусковая характеристика асинхронного двигателя предназначена:

• для плавного разгона асинхронного двигателя
• для плавной остановки
• для снижения тока во время пуска
• для синхронизации нагрузки и крутящего момента

Принцип работы и действия устройства плавного пуска основаны на широкой вариативности переменных. Как следствие, появляются большие возможности для управления режимами работы.

Хорошие и плохие свойства асинхронных моторов

Асинхронный двигатель принцип работы и устройство имеет достоинства и недостатки.

Трансформаторы, внутри которых находится вращающийся ротор, используемый для работы двигателя, получили обширное применение так как принцип действия у них простой и понятный, а само устройство работает бесперебойно.

Однако и короткозамкнутым и фазным устройствам свойственны определенные недостатки. Причем именно принцип их действия лежит в основе данных минусов.

Плюсы:

1. Короткозамкнутым и фазным устройствам свойственна простота конструкции.
2. Так как принцип действия очень прост, устройства получаются дешевыми.
3. Простота пуска и высокие эксплуатационные характеристики.
4. Простота пуска обеспечивает легкое управление.
5. Принцип действия и работы таков, что асинхронные моторы могут работать в тяжелых условиях.

Минусы:

1. Принцип работы основан на том, что при изменении скорости, теряется мощность.
2. Когда увеличивается нагрузка, практически сразу начинает снижаться крутящий момент.
3. В момент плавного пуска, мощность асинхронного мотора достаточно низкая.

Стоит отметить, что в настоящее время, отдается предпочтение устройствам с короткозамкнутым ротором. А вот устройства, в которых ротор фазный используются в редких случаях, как правило, когда достигается большая мощность.

Источник: http://cars-bazar.ru/remont/ustroystvo-asinhronnogo-dvigatelya

Асинхронный электродвигатель переменного тока

Электродвигатель предназначен для преобразования электрической энергии в механическую энергию. Это – одно из самых важных электротехнических устройств, без которого немыслима жизнь современного человечества.

Электродвигатель постоянного тока: принцип работы

Если проводник с током поместить в магнитное поле, то он придет в движение. Это продемонстрировал в 1821 году Майкл Фарадей, потом этот принцип был положен в основу работы электродвигателя.

Если поместить рамку с током в поле постоянного магнита, то на нее будет действовать сила, поворачивая вокруг оси вращения. Движение будет осуществляться до тех пор, пока система не придет в равновесие. В этот момент нужно изменить полярность тока в рамке, и движение продолжится.

Постоянно меняя полярность тока в рамке, можно получить ее непрерывное вращение. Для этого ток в нее подается через контактные пластины на валу, называемые коллектором, соединенный с источником питания через подпружиненные щетки.

При вращении пластины коллектора получают питание то от положительного полюса источника, то от отрицательного.

Коллекторы современных двигателей постоянного тока имеют большое число выводов (ламелей), что позволяет им работать устойчивее и достигать больших скоростей вращения. Питание к ним подводится через графитовые или медно-графитовые щетки.

Якорь с коллектором

Постоянные магниты, в силу непостоянства их магнитного потока, заменяют электромагнитами, обмотки которых располагают в неподвижной части двигателя, называемой статором. Вращающуюся же часть электродвигателя с обмоткой постоянного тока называют якорем.

Статор и якорь имеют сердечники для усиления электромагнитных свойств. Их изготавливают наборными из тонких металлических пластин, изолированных друг от друга специальным термостойким лаком. Это снижает потери на вихревые токи, нагревающие сердечники и снижающие коэффициент полезного действия двигателя. Сердечники имеют сложную форму. В них сделаны пазы, в которые укладываются обмотки.

Принцип работы асинхронного электродвигателя переменного тока

Переменный ток для электродвигателей удобен тем, что можно отказаться от коллекторных схем, изменяющих фазу тока в обмотке на валу двигателя, называемой уже не якорем, а ротором.

На переменном токе она сама изменяется по синусоидальному закону. Но есть и сложность: магнитное поле статора тоже изменяется по синусоидальному закону.

Поэтому обмотки статора разных фаз разделяется на несколько частей и располагаются в пространстве в определенном порядке.

Совет

Принцип работы двигателя переменного тока немного отличается от постоянного. Вращающееся по кругу магнитное поле статора создает магнитный поток, за счет которого в обмотке ротора создается ЭДС. Проводники обмотки замкнуты накоротко, поэтому по ним течет ток. Взаимодействие вращающегося магнитного поля статора с током в короткозамкнутом роторе приводит к его вращению.

При этом скорость, с которой вращается ротор меньше скорости вращения магнитного поля в статоре. Поэтому эти двигатели и называют асинхронными.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором

Если обмотки ротора выполнить не короткозамкнутыми, а вывести их концы на контактные кольца, то получится электродвигатель с фазным ротором. Включая в цепь ротора резисторы, можно регулировать скорость вращения.

Это позволяет применять такие двигатели на кранах и экскаваторах. Все мощные асинхронные электродвигатели тоже имеют фазный ротор.

Плавное или ступенчатое изменение величины сопротивления в цепи ротора во время пуска позволяет снизить пусковые токи и плавно разгонять приводимый во вращение агрегат.

Фазный ротор асинхронного электродвигателя

Принцип действия синхронного электродвигателя переменного тока

Как видно из названия, ротор этого электродвигателя вращается с той же скоростью, что и магнитное поле статора, подключенного к сети переменного тока. В ротор же через контактные кольца и щетки подается постоянный ток, называемый током возбуждения. Регулируя величину тока в роторе, можно менять режим работы электродвигателя.

При определенных параметрах возбуждения получается режим, когда синхронный двигатель начинает отдавать в сеть реактивную мощность. Это – полезное свойство, позволяющее отказаться от применения установок компенсации реактивной мощности на предприятиях, где работают такие двигатели.

Однофазные электродвигатели переменного тока

Самая распространенная конструкция однофазного электродвигателя включает в себя обмотку на статоре и последовательно соединенную с ней обмотку якоря. Соединение происходит через щетки и коллектор якоря с большим количеством ламелей.

Обмотки расположены так, что при взаимодействии подключенной в данный момент к цепи обмотки якоря с магнитным полем статора создается вращающий момент. Якорь поворачивается, и подключенной оказывается следующая обмотка.

За счет этого момент вращения всегда остается постоянным.

Другая конструкция использует ротор с короткозамкнутыми обмотками и две обмотки на статоре. Одна из них включается через конденсатор, создающий при работе электродвигателя сдвиг фаз между токами и напряжениями в обмотках. Получается некоторое подобие асинхронного электродвигателя, но работающего не на трех, а на двух «фазах».

Источник: http://electric-tolk.ru/ustrojstvo-i-princip-raboty-elektrodvigatelya/

Принцип работы электродвигателя переменного тока — советы электрика

Устройство и принцип работы электродвигателя

Электродвигатель – это электротехническое  устройство для преобразования электрической энергии в механическую. Сегодня повсеместно применяются электромоторы в промышленности для привода различных станков и механизмов.

В домашнем хозяйстве они установлены в стиральной машине, холодильнике, соковыжималке, кухонном комбайне, вентиляторах, электробритвах и т. п. Электродвигатели приводят в движение, подключенные к ней устройства и механизмы.

В этой статье Я расскажу о самых распространенных видах и принципах работы электрических двигателей переменного тока, широко используемых в гараже, в домашнем хозяйстве или мастерской.

Как работает электродвигатель

Двигатель работает на основе эффекта, обнаруженного Майклом Фарадеем еще в 1821 году. Он сделал открытие, что при взаимодействии электрического тока в проводнике и магнита может возникнуть непрерывное вращение.

Если в однородном магнитном поле расположить в вертикальном положении  рамку и пропустить по ней ток, тогда вокруг проводника возникнет электромагнитное поле, которое будет взаимодействовать с полюсами магнитов. От одного рамка будет отталкиваться, а к другому притягиваться.

В результате рамка повернется в горизонтальное положения, в котором будет нулевым воздействие магнитного поля на проводник. Для того что бы вращение продолжилось необходимо добавить еще одну рамку под углом или изменить направление тока в рамке в подходящий момент.

На рисунке это делается при помощи двух полуколец, к которым примыкают контактные пластины от батарейки. В результате после совершения полуоборота меняется полярность и вращение продолжается.

В современных электродвигателях вместо постоянных магнитов для создания  магнитного поля используются катушки индуктивности или электромагниты. Если разобрать любой мотор, то Вы увидите намотанные витки проволоки, покрытой изоляционным лаком. Эти витки и есть электромагнит или как их еще называют обмотка возбуждения.

В быту же постоянные магниты используются в детских игрушках на батарейках.

В других же более мощных двигателях используются только электромагниты или обмотки. Вращающаяся часть с ними называется ротор, а неподвижная- статор.

Виды электродвигателей

Сегодня существуют довольно много электродвигателей разных конструкций и типов. Их можно разделить по типу электропитания:

1. Переменного тока, работающие напрямую от электросети.
2. Постоянного тока, которые работают от батареек, АКБ, блоков питания или других источников постоянного тока.

По принципу работы:

1. Синхронные, в которых есть обмотки на роторе и щеточный механизм для подачи на них электрического тока.
2. Асинхронные, самый простой и распространенный вид мотора. В них нет щеток и обмоток на роторе.

Синхронный мотор вращается синхронно с магнитным полем, которое его вращает, а у асинхронного ротор вращается медленнее вращающегося магнитного поля в статоре .

Принцип работы и устройство асинхронного электродвигателя

В корпусе асинхронного двигателя укладываются обмотки статора (для 380 Вольт их будет 3), которые создают вращающееся магнитное поле. Концы их для подключения выводятся на специальную клеммную колодку. Охлаждаются обмотки, благодаря вентилятору, установленному на вале в торце электродвигателя.

Ротор, являющиеся одним целым с валом, изготавливается из металлических стержней, которые замыкаются  между собой с обоих сторон, поэтому он и называется короткозамкнутым.
Благодаря такой конструкции отпадает необходимость в частом периодическом обслуживании и замене токоподающих щеток, многократно увеличивается надежность, долговечность и безотказность.

Как правило, основной причиной поломки асинхронного мотора является износ подшипников, в которых вращается вал.

Принцип работы. Для того что бы работал асинхронный двигатель необходимо, что бы ротор вращался медленнее электромагнитного поля статора, в результате чего наводится ЭДС (возникает электроток) в роторе.

Здесь важное условие, если бы ротор вращался с такой же скоростью как и магнитное поле, то в нем по закону электромагнитной индукции не наводилось бы ЭДС и, следовательно не было бы вращения.

Обратите внимание

Но в реальности, из-за трения подшипников или нагрузки на вал, ротор всегда будет вращаться медленнее.

Магнитные полюса постоянно вращаются в обмотках мотора, и постоянно меняется направление тока в роторе. В один момент времени, например направление токов в обмотках статора и ротора изображено схематично в виде крестиков (ток течет от нас) и точек (ток на нас). Вращающееся магнитное поле изображено изображено пунктиром.

Например, как работает циркулярная пила. Наибольшие обороты у нее без нагрузки. Но как только мы начинаем резать доску, скорость вращения уменьшается и одновременно с этим ротор начинает медленнее вращаться относительно электромагнитного поля и в нем по законам электротехники начинает наводится еще большей величины ЭДС.

Вырастает потребляемый ток мотором и он начинает работать на полной мощности. Если же нагрузка на вал будет столь велика, что его застопорит, то может возникнуть повреждение короткозамкнутого ротора из-за максимальной величины наводимой в нем ЭДС. Вот почему важно подбирать двигатель, подходящей мощности.

Если же взять большей, то неоправданными будут энергозатраты.

Скорость вращения ротора зависит от количества полюсов. При 2 полюсах скорость вращения будет равна скорости вращения магнитного поля, равного максимум 3000 оборотов в секунду при частоте сети 50 Гц. Что бы понизить скорость вдвое, необходимо увеличить количество полюсов в статоре до четырех.

Весомым недостатком асинхронных двигателей является то, что они подаются регулировке скорости вращения вала только при помощи изменения частоты электрического тока. А так не возможно добиться  постоянной частоты вращения вала.

Принцип работы и устройство синхронного электродвигателя переменного тока

Данный вид электродвигателя используется в быту там, где необходима постоянная скорость вращения, возможность ее регулировки, а так же если необходима скорость вращения более 3000 оборотов в минуту (это максимум для асинхронных).

Синхронные моторы устанавливаются в электроинструменте, пылесосе, стиральной машине и т. д.

В корпусе синхронного двигателя переменного тока расположены обмотки (3 на рисунке), которые также намотаны и на ротор или якорь (1). Их выводы припаяны к секторам токосъемного кольца или коллектора (5), на которые при помощи графитовых щеток (4) подается напряжение. При чем выводы расположены так, что щетки всегда подают напряжение только на одну пару.

Наиболее частыми поломками коллекторных двигателей является:

1. Износ щетокили их плохой их контакт из-за ослабления прижимной пружины.
2. Загрязнение коллектора.Чистите либо спиртом или нулевой наждачной бумагой.
3. Износ подшипников.

Принцип работы. Вращающий момент в электромоторе создается в результате взаимодействия между током тока якоря и магнитным потоком в обмотке возбуждения. С изменением направления переменного тока будет меняться и направление магнитного потока одновременно в корпусе и якоре, благодаря чему вращение всегда будет в одну сторону.

Регулировка скорости вращения меняется методом изменения величины подаваемого напряжения. В дрелях и пылесосах для этого используется реостат или переменное сопротивление.

Изменение направления вращения происходит также как и у двигателей постоянного тока, о которых Я расскажу в следующей статье.

Источник: http://elektro-enot.ru/ustrojstvo-i-princip-raboty-elektrodvigatelya/

Принцип действия электродвигателя переменного тока: как он устроен и работает

Электрический двигатель представляет собой особый преобразователь. Это машина, где электрическая энергия преобразуется и переходит в механическую.

Принцип действия двигателя основан на электромагнитной индукции. Есть к тому же и электростатические двигатели.

Можно без особых дополнений использовать двигатели на других принципах преобразования электричества в перемещении. Но немногие знают, как устроен и как работает электродвигатель.

В составе электродвигателя переменного тока присутствуют неподвижные и подвижные части. К первым относят:

Статор находит применение для машин синхронного и асинхронного типа. Индуктор эксплуатируется в машинах постоянного тока. Подвижная часть состоит из ротора и якоря.

Первый применяют для синхронных и асинхронных устройств, тогда как якорь используется для оборудования с постоянными показателями. Функция индуктора лежит на двигателях небольшой мощности.

Здесь нередко используют постоянные магниты.

Говоря о том, как устроен электродвигатель, необходимо определить, к какому классу оборудования относится конкретная модель. В конструкции асинхронного двигателя ротор бывает:

• короткозамкнутым;
• фазным, то есть с обмоткой.

Последний тип используется, если требуется уменьшить пусковой ток и отрегулировать частоту вращения асинхронного электродвигателя. Обычно речь идет о крановых электродвигателях, повсеместно используемых в крановых установках.

Кран обладает подвижностью и применяется в машинах постоянного тока. Это может быть генератор либо двигатель, а также универсальный двигатель, функционирующие по тому же принципу. Его используют в электроинструменте.

Фактически универсальный двигатель — это тот же двигатель с постоянными показателями, в котором происходит последовательное возбуждение. Отличие касается лишь расчётов обмоток.

Здесь отсутствует реактивное сопротивление. Оно бывает:

Работа трехфазного асинхронного двигателя

Во время включения в сеть формируется вращающееся магнитное поле. Оно отмечается в статоре и проникает через короткозамкнутую обмотку ротора. В ней переходит в индукцию. После этого, в соответствии с законом Ампера, ротор начинает вращаться. Частота перемещения этого элемента зависит от частоты питающего напряжения и количества магнитных полюсов, представленных парами.

Разность между частотой вращения ротора и магнитного поля статора выражается в виде скольжения. Двигатель именуют асинхронным, потому что частота вращения магнитного поля у него сообразна с частотой вращения ротора.

Синхронный двигатель имеет отличия в конструкции. Ротор дополняется магнитом постоянного типа либо электромагнитом. В нём имеются элементы, такие как для запуска беличья клетка и постоянные магниты.

Также их роль могут выполнять электромагниты.

Важно

В асинхронном двигателе у магнитного поля статора частота вращения совпадает с аналогичным показателем у ротора. Для включения используют асинхронные электродвигатели вспомогательного типа либо ротор с короткозамкнутой обмоткой. Асинхронные двигатели смогли найти широкое применение во всех технических областях.

Особенно это актуально в отношении трехфазных двигателей, характеризующихся простотой конструкции. Они не только доступны по цене, но и надежнее в сравнении с электрическими.

Ухода они не требуют почти никакого. Название асинхронный, присвоенное им, обусловлено несинхронным вращением ротора в таком двигателе.

Если отсутствует трехфазная сеть, такой двигатель может включаться в сеть однофазного тока.

Если речь идет о роторе электродвигателя, в котором имеются контактные кольца в пазах, здесь отмечается ситуация, похожая на обмотку статора.

Это актуально, если он включён звездой либо начальные концы фаз соединены тремя контактными кольцами, зафиксированными на валу. Когда двигатель запущен, можно подключить реостат на фазы обмотки для контроля частоты вращения.

После успешного разбега контактные кольца коротко замыкаются, а потому обмотка ротора выполняет те же функции, что и в случае с короткозамкнутым изделием.

Современная классификация

По принципу формирования вращающего момента двигатели электрического типа делят на магнитоэлектрические и гистерезисные. Последняя группа отличается тем, что вращающий момент здесь формируется вследствие гистерезиса при чрезмерном намагничивании ротора.

Такие двигатели не считаются классическими и не так распространены в промышленности. Наибольшее распространение получили магнитоэлектрические модификации, которые делятся на две большие группы, согласно потребляемой энергии. Это двигатели переменного и постоянного тока.

Выпускаются также универсальные модели, которые способны питаться обоими видами электрического тока.

Основные особенности

Было бы правильно называть эти устройства электрическими нефазными. Это обусловлено тем, что фазы переключаются здесь непосредственно в двигателе. За счет этого мотор питается постоянным, как и переменным типами тока, с одинаковым успехом. Эта группа делится по способу переключения фаз и присутствию обратной связи. Они бывают вентильными и коллекторными.

Что касается типа возбуждения, коллекторные двигатели подразделяют на модели с самовозбуждением, моторы с независимым возбуждением от постоянных магнитов и электромагнитов. Первый тип, в свою очередь, классифицируется на моторы с последовательным, параллельным, смешанным возбуждением.

Агрегаты пульсирующего тока

Такой двигатель является электрическим, и питание у него осуществляется пульсирующим электротоком. Конструкционные особенности его схожи с аналогичными особенностями у устройств постоянного тока.

Конструктивные отличия его от двигателя с постоянными показателями состоят в присутствии шихтованных вставок для выпрямления переменного тока. Используют его на электровозах со специальными установками.

Характерной особенностью является наличие компенсационной обмотки и значительного количества пар полюсов.

Модификации переменного тока

Двигатель представляет собой устройство, питание которого происходит с переменным током. Агрегаты эти бывают асинхронными и синхронными. Различие состоит в том, что в асинхронных машинах магнитодвижущая сила статора перемещается со скоростью вращения ротора. У асинхронного оборудования всегда наблюдается разница между скоростью вращения магнитного поля и ротора.

Выделяют и так называемый реактивно-гистерезисный тип. Выпускают также модели с шаговыми агрегатами. Здесь определённое положение ротора фиксируется подачей питания на определенные зоны обмотки. Переход в другое положение достигается посредством снятия напряжения с одних обмоток и перемещения его в другие области.

Вентильные реактивные модели электрического типа формируют питание обмоток посредством полупроводниковых элементов. Асинхронное устройство имеет частоту вращения ротора, отличную от частоты вращающегося магнитного поля. Она создается питающим напряжением.

Такие модели получили на сегодня наибольшее распространение.

Универсальное коллекторное оборудование

Такой агрегат может работать на переменном и постоянном токе. Изготавливают его с последовательной обмоткой возбуждения при показателях мощности до 200 Вт. Статор выполняется из особой электротехнической стали.

Обмотка возбуждения осуществляется при постоянном показателе напряжения полностью и частично при переменном показателе. Номинальное напряжение для переменного электротока составляют 127 и 220 В, аналогичные показатели для постоянного параметра равны 110 и 220 В.

Находят применение в электроинструментах и бытовых аппаратах.

То, как работает электродвигатель, зависит от его принадлежности к тому или иному типу оборудования.

Совет

Модификации переменного тока с питанием от промышленной сети 50 Гц не дают получить частоту вращения больше 3000 оборотов в минуту.

Вот почему для получения значительных частот используют коллекторный мотор электрического типа. Он к тому же легче и меньше по размерам, нежели устройства с переменными показателями с аналогичной мощностью.

В их отношении используют специальные передаточные механизмы, преобразующие кинематические параметры механизма до приемлемых. При использовании преобразователей частоты и при наличии сети повышенной частоты двигатели переменного тока легче и меньше коллекторных изделий.

Ресурс асинхронных моделей с переменными показателями значительно выше, нежели у коллекторных. Определяется он состоянием подшипников и особенностями обмоточной изоляции.

Синхронный двигатель, у которого есть датчик положения ротора и инвертор, считается электронным аналогом коллекторного двигателя постоянного тока. Фактически он является коллекторным электродвигателем с последовательно включенными обмотками статора.

Они идеально оптимизированы для работы с бытовой электросетью. Такую модель, независимо от полярности напряжения, можно вращать в одну сторону, так как последовательное соединение обмоток и ротора гарантирует смену полюсов из магнитных полей.

Соответственно, результат остается направленным в одну сторону.

Статор из магнитного мягкого материала применим для работы на переменном токе. Это возможно, если сопротивление в перемагничивании у него незначительное. Чтобы снизить потери на вихревые токи, статор делают из изолированных пластин. Он получается наборным.

Его особенностью является то, что потребляемый ток ограничивается за счёт индуктивного сопротивления обмоток. Соответственно, момент двигателя оценочно становится максимальным и варьируется от 3 до 5.

Обратите внимание

Чтобы приблизить к механическим характеристикам двигатели общего назначения, применяются секционные обмотки. Они имеют отдельные выводы.

Примечательно, что для передвижения некоторыми видами бактерий используется электродвигатель из нескольких белковых молекул. Он способен трансформировать энергию электрического тока в форме движения протонов во вращении жгутика.

Синхронная модель возвратно-поступательного движения работает таким образом, что подвижная часть устройства оснащена постоянными магнитами. Они зафиксированы на шторке. Посредством неподвижных элементов постоянные магниты находятся под воздействием магнитного поля и проводят перемещение штока возвратно-поступательным методом.

Источник: https://220v.guru/elementy-elektriki/dvigateli/princip-deystviya-elektrodvigatelya-kak-on-rabotaet.html

Принцип работы электродвигателя

Главная > Теория > Принцип работы электродвигателя

Принцип работы электродвигателя основан на использовании эффекта электромагнитной индукции. Само устройство предназначено для создания механической энергии за счёт использования электрических полей.

Тип и мощность получаемой энергии зависят от способа взаимодействия магнитных полей и собственно устройства электродвигателя.

В зависимости от типа используемого напряжения двигатели классифицируют на постоянного и переменного тока.

Электродвигатели

Электродвигатель постоянного тока

Принцип действия этих двигателей основан на использования постоянных магнитных полей, создаваемых в корпусе устройства. Для их создания служит либо постоянный магнит, закреплённый на корпусе, либо электромагниты, расположенные по периметру ротора.

Основным отличием двигателей постоянного тока является наличие в их корпусе постоянно действующего магнита, закреплённого на корпусе машины. Мощность электродвигателя зависит от этого магнита, точнее от его поля. Магнитное поле в якоре создаётся при подключении к нему постоянного тока.

Но для этого необходимо, чтобы полюса постоянного магнитного поля якоря менялись местами. Для этого используются специальные коллекторно-щёточные устройства. Они устроены в виде кольца-коллектора, зафиксированного на валу движка и подключённого к обмотке якоря.

Кольцо разделено на сектора, разделённые диэлектрическими вставками. Соединение сектора коллектора с цепью якоря создаётся через скользящие по нему графитные щетки. Для более плотного контакта щётки прижимаются к кольцу коллектора пружинами.

Графит применяется ввиду своей скользящей способности, высокой теплопроводности и мягкости. Его применение практически не вредит проводникам коллектора.

При большой мощности электромоторов постоянного тока использование постоянного магнита неэффективно из-за большого веса такого устройства и низкой мощности создаваемого постоянным магнитом поля.

Для создания магнитного поля статора в этом случае используется конструкция из ряда катушечных электромагнитов, подключённых к отрицательной или положительной линии питания.

Важно

Одноименные полюсы подключаются последовательно, их количество составляет от одного до четырёх, количество щёток соответствует количеству полюсов, но, в общем, конструкция якоря практически идентична вышеописанной.

Для упрощения запуска электрического двигателя используют два варианта возбуждения:

• параллельное, при этом рядом с обмоткой якоря включается независимая регулируемая линия, используется для плавного регулирования оборотов вала;
• последовательное возбуждение, что говорит о способе подключения дополнительной линии, в этом случае существует возможность резкого наращивания количества оборотов или его снижения.

Нужно отметить, что этот тип моторов имеет регулируемую частоту оборотов, что достаточно часто используется в промышленности и транспорте.

Интересно. В станках используются двигатели с параллельным возбуждением, что позволяет использовать регулировку количества оборотов, в то же время для грузоподъёмного оборудования подходит последовательное возбуждение. Даже эта особенность двигателей поставлена на службу человечеству.

Двигатель постоянного тока

Электродвигатель переменного тока

Принцип работы асинхронного двигателя

Устройство и принцип действия электродвигателя переменного тока впервые описал и запатентовал физик Никола Тесла, патент Великобритании за номером 6481.

Но этот мотор не получил широкого распространения из-за низких пусковых характеристик, не смог найти решение пуска.

Нужно отметить, что Тесла являлся основным апологетом развития этого типа двигателей, в отличие от Эдисона, который как раз ратовал за использование сетей постоянного тока.

Именно Тесла открыл явление, которое получило название сдвиг фаз, и предложил использовать его в электродвигателе, кроме того он опытным путём определил его наиболее эффективное значение в 90°. Кроме того, знаменитый физик обосновал использование вращающего магнитного поля в многофазных системах.

Но в 1890 году инженер М.О. Доливо-Добровольский создаёт первый рабочий образец асинхронного электродвигателя с якорем «беличье колесо» и с обмоткой статора по периметру окружности.

В конструкции этого изделия нашли применение, как работа Никола Теслы, так и труды других инженеров и изобретателей. Справедливости ради нужно отметить, что элементы по отдельности были изобретены раньше, М.

Доливо-Добровольский только совместил их в работоспособное устройство.

Вращающее магнитное поле, энергию которого использует этот тип электромотора, возникает в тройной обмотке статора, при подключении его к источнику тока. Ротор такого двигателя представляет собой металлический цилиндр, не имеющий обмотки.

Совет

Магнитное поле статора за счёт объединения в короткозамкнутую систему с ротором возбуждает в нем токи.

Они вызывают создание собственного магнитного поля якоря, которое, соединившись с вихревым полем статора, вызывает вращение ротора и объединённого с ним вала двигателя вокруг своей оси.

Название асинхронный двигатель получил из-за того, что поля не синхронизированы, магнитное поле статора имеет одинаковую скорость с полем якоря, но по фазе отстаёт от него.

Для запуска асинхронного электромотора требуются довольно значительные значения пусковых токов, это заметно и в реальности – при запуске в сеть станка или другого потребителя с таким мотором свет ламп накаливания зачастую мигает из-за падения напряжения в сети.

Для упрощения пуска используют фазный ротор, это устройство якоря обычно используется в высокопроизводительных электродвигателях. Фазный ротор, в отличие от обычного, имеет на корпусе три обмотки, объединённые в «звезду».

В отличие от статора, они не подключены к энергоисточнику, а соединены со стартовым устройством. Подключение устройства в сеть характеризуется падением сопротивления до нулевых значений. В результате двигатель запускается ровно и работает без перегрузки.

Работа такого мотора довольно сложно регулируется, в отличие от моторов постоянного тока.

Двигатель переменного тока

Линейные электродвигатели

Для ряда устройств требуется не вращательное движение вала движка, а его возвратно-поступательное движение.

Для того чтобы удовлетворить требования промышленников, конструкторами были разработаны и линейные электродвигатели.

Понятно, что можно использовать для перехода вращательного движения в поступательное различные редукторы и коробки передач, но это усложняет конструкцию, делает её более дорогой, а также снижает её эффективность.

Обратите внимание

Статор и ротор такого устройства представляют собой полосы металла, а не кольцо и цилиндр как в традиционных моторах.

Принцип действия электродвигателя заключается в возвратно-поступательном движении ротора, которое возможно из-за электромагнитного поля, создаваемого статором с незамкнутой системой магнитопроводов.

В самой конструкции при работе генерируется движущееся магнитное поле, которое воздействует на обмотку якоря с коллекторно-щеточным устройством. Возникающее поле смещает ротор только в линейном направлении, без придания ему вращения. Мощность электродвигателя линейного типа ограничена его устройством.

Недостатком этих двигателей являются: сложность их изготовления, достаточно высокая стоимость такого оборудования и низкая эффективность, хотя и выше чем использование вращения через редуктор.

Использование электромоторов переменного тока в однофазной сети

Принцип работы синхронного генератора

Получить вращающееся магнитное поле статора проще всего в трёхфазной сети, но, несмотря на то, можно использовать асинхронные движки и в однофазной, бытовой сети. Требуется лишь проведение некоторых расчетов и изменение конструкции двигателя.

Формула изменений такова:

1. Размещение на статоре движка двух обмоток: стартовой и рабочей;
2. Включение в цепь конденсатора позволит сдвинуть по фазе ток в стартовой обмотке 90°. Практически можно сделать так: объединить обмотки трехфазного асинхронного двигателя, две обмотки в одну и установить конденсатор на это соединение.

Этот двигатель будет работать в бытовой сети, но, в отличие от двигателей постоянного тока, этот движок не регулируется по количеству оборотов, кроме того слабо переносит критические нагрузки и имеет меньший КПД. Мощность электродвигателя тоже сравнительно низка и во многом зависит от сети. Трехфазная сеть больше подходит для эксплуатации таких моторов.

В настоящее время электродвигатели широко распространены по всему миру. В числе их достоинств:

• высокое КПД, до 80%;
• высокая мощность двигателя при компактных размерах;
• неприхотливость в обслуживании;
• надежность;
• низкие требования к энергопитанию.

Но в тоже время существует ряд проблем, которые ограничивают их более широкое распространение. Так, например, их мобильность ограничивает источники питания – в настоящее время нет достаточно мощных источников питания, которые смогли бы обеспечить длительную функциональность такого устройства.

Единственным исключением из правил является атомный реактор. Гребные электродвигатели подводных лодок и кораблей имеют отличную автономность, но в то же время использование энергоносителей таких размеров невозможно в быту.

Ситуацию могли бы исправить графеновые аккумуляторы, но их перспективы пока туманны.

Электромобиль

Видео

Принцип работы генераторов тока в автомобилях

Источник: https://elquanta.ru/teoriya/princip-raboty-ehlektrodvigatelya.html

Разбираемся в принципах работы электродвигателей: преимущества и недостатки разных видов

Электродвигатели – это устройства, в которых электрическая энергия превращается в механическую. В основе принципа их действия лежит явление электромагнитной индукции.

Однако способы взаимодействия магнитных полей, заставляющих вращаться ротор двигателя, существенно различаются в зависимости от типа питающего напряжения – переменного или постоянного.

Устройство и принцип действия электродвигателя постоянного тока

В основе принципа работы электродвигателя постоянного тока лежит эффект отталкивания одноименных полюсов постоянных магнитов и притягивания разноименных. Приоритет ее изобретения принадлежит русскому инженеру Б. С. Якоби. Первая промышленная модель двигателя постоянного тока была создана в 1838 году. С тех пор его конструкция не претерпела кардинальных изменений.

В двигателях постоянного тока небольшой мощности один из магнитов является физически существующим. Он закреплен непосредственно на корпусе машины. Второй создается в обмотке якоря после подключения к ней источника постоянного тока. Для этого используется специальное устройство – коллекторно-щеточный узел. Сам коллектор – это токопроводящее кольцо, закрепленное на валу двигателя.

К нему подключены концы обмотки якоря.

Чтобы возник вращающий момент, необходимо непрерывно менять местами полюса постоянного магнита якоря. Происходить это должно в момент пересечения полюсом так называемой магнитной нейтрали. Конструктивно такая задача решается разделением кольца коллектора на секторы, разделенные диэлектрическими пластинами.

Концы обмоток якоря присоединяются к ним поочередно.

Чтобы соединить коллектор с питающей сетью используются так называемые щетки – графитовые стержни, имеющие высокую электрическую проводимость и малый коэффициент трения скольжения.

В двигателях большой мощности физически существующих магнитов не используют из-за их большого веса. Для создания постоянного магнитного поля статора используется несколько металлических стержней, каждый из которых имеет собственную обмотку из проводника, подключенного к плюсовой или минусовой питающей шине. Одноименные полюса включаются последовательно друг другу.

Количество пар полюсов на корпусе двигателя может быть равно одной или четырем. Число токосъемных щеток на коллекторе якоря должно ему соответствовать.

Электродвигатели большой мощности имеют ряд конструктивных хитростей. Например, после запуска двигателя и с изменением нагрузки на него, узел токосъемных щеток сдвигается на определенный угол против вращения вала. Так компенсируется эффект «реакции якоря», ведущий к торможению вала и снижению эффективности электрической машины.

Также существует три схемы подключения двигателя постоянного тока:

• с параллельным возбуждением;
• последовательным;
• смешанным.

Параллельное возбуждение – это когда параллельно обмотке якоря включается еще одна независимая, обычно регулируемая (реостат).

Такой способ подключения позволяет очень плавно регулировать скорость вращения и достигать ее максимальной стабильности. Его используют для питания электродвигателей станков и кранового оборудования.

Важно

Последовательная – в цепь питания якоря дополнительная обмотка включена последовательно. Такой тип подключения используется для того, чтобы в нужный момент резко нарастить вращающее усилие двигателя. Например, при трогании с места железнодорожных составов.

Двигатели постоянного тока имеют возможность плавной регулировки частоты вращения, поэтому их применяют в качестве тяговых на электротранспорте и грузоподъемном оборудовании.

Двигатели переменного тока — в чем отличие?

Устройство и принцип работы электродвигателя переменного тока для создания крутящего момента предусматривают использование вращающегося магнитного поля. Их изобретателем считается русский инженер М. О. Доливо-Добровольский, создавший в 1890 году первый промышленный образец двигателя и являющийся основоположником теории и техники трехфазного переменного тока.

Вращающееся магнитное поле возникает в трех обмотках статора двигателя сразу, как только они подключаются к цепи питающего напряжения. Ротор такого электромотора в традиционном исполнении не имеет никаких обмоток и представляет собой, грубо говоря, кусок железа, чем-то напоминающий беличье колесо.

Магнитное поле статора провоцирует возникновение в роторе тока, причем очень большого, ведь это короткозамкнутая конструкция. Этот ток вызывает возникновение собственного поля якоря, которое «сцепляется» с вихревым магнитным потом статора и заставляет вращаться вал двигателя в том же направлении.

Магнитное поле якоря имеет ту же скорость, что и статора, но отстает от него по фазе примерно на 8–100. Именно поэтому двигатели переменного тока называются асинхронными.

Принцип действия электродвигателя переменного тока с традиционным, короткозамкнутым ротором, имеет очень большие пусковые токи. Вероятно, многие из вас это замечали – при пуске двигателей лампы накаливания меняют яркость свечения. Поэтому в электрических машинах большой мощности применяется фазный ротор – на нем уложены три обмотки, соединенные «звездой».

Обмотки якоря не подключены к питающей сети, а посредством коллекторно-щеточного узла соединены с пусковым реостатом. Процесс включения такого двигателя состоит из соединения с питающей сетью и постепенного уменьшения до нуля активного сопротивления в цепи якоря. Электромотор включается плавно и без перегрузок.

Особенности использования асинхронных двигателей в однофазной цепи

Несмотря на то, что вращающееся магнитное поле статора проще всего получить от трехфазного напряжения, принцип действия асинхронного электродвигателя позволяет ему работать и от однофазной, бытовой сети, если в их конструкцию будут внесены некоторые изменения.

Для этого на статоре должно быть две обмотки, одна из которой является «пусковой». Ток в ней сдвигается по фазе на 90° за счет включения в цепь реактивной нагрузки. Чаще всего для этого используется конденсатор.

Запитать от бытовой розетки можно и промышленный трехфазный двигатель. Для этого в его клеммной коробке две обмотки соединяются в одну, и в эту цепь включается конденсатор. Исходя из принципа работы асинхронных электродвигателей, запитанных от однофазной цепи, следует указать, что они имеют меньший КПД и очень чувствительны к перегрузкам.

Электродвигатели этого типа легко запускаются, но частоту их вращения практически невозможно регулировать.

Они чувствительны к перепадам напряжения, а при «недогрузе» снижают коэффициент полезного действия, становясь источником непропорционально больших затрат электроэнергии. При этом существуют методы использования асинхронного двигателя как генератор.

Универсальные коллекторные двигатели — принцип работы и характеристики

В бытовых электроинструментах малой мощности, от которых требуются малые пусковые токи, большой вращающий момент, высокая частота вращения и возможность ее плавной регулировки, используются так называемые универсальные коллекторные двигатели. По своей конструкции они аналогичны двигателям постоянного тока с последовательным возбуждением.

В таких двигателях магнитное поле статора создается за счет питающего напряжения. Только немного изменена конструкция магнитопроводов – она не литая, а наборная, что позволяет уменьшать перемагничивание и нагрев токами Фуко. Последовательно включенная в цепь якоря индуктивность дает возможность менять направление магнитного поля статора и якоря в одном направлении и в той же фазе.

Практически полная синхронность магнитных полей позволяет двигателю набирать обороты даже при значительных нагрузках на валу, что и требуется для работы дрелей, перфораторов, пылесосов, «болгарок» или полотерных машин.

Если в питающую цепь такого двигателя включен регулируемый трансформатор, то частоту его вращения можно плавно менять. А вот направление, при питании от цепи переменного тока, изменить не удастся никогда.

Совет

Такие электромоторы способны развивать очень высокие обороты, компактны и имеют больший вращающий момент. Однако наличие коллекторно-щеточного узла снижает их моторесурс – графитовые щетки достаточно быстро истираются на высоких оборотах, особенно если коллектор имеет механические повреждения.

Электродвигатели имеют самый большой КПД (более 80 %) из всех устройств, созданных человеком. Их изобретение в конце XIX века вполне можно считать качественным цивилизационным скачком, ведь без них невозможно представить жизнь современного общества, основанного на высоких технологиях, а чего-либо более эффективного пока еще не придумано.

Синхронный принцип работы электродвигателя на видео

Источник: http://elektrik24.net/elektrooborudovanie/elektrodvigateli/princip-raboty-3.html

Принципиальное устройство электродвигателя

Электродвигатель — это прибор для преобразования электроэнергии в механическую.

Устройство электродвигателя несложное, а принцип его работы основывается на обнаруженном Фарадеем в 1921 году эффекте электромагнетизма, успешно применяемом и в настоящее время.

Его принцип гласит: взаимодействие электротока в проводнике с постоянным магнитным полем приводит к непрерывному вращению проводника.

Основные разновидности электродвигателей

Основными компонентами электродвигателя, обеспечивающими его вращение, являются магниты и электромагниты. В роли последних выступают катушки из намотанного проводника.

Все виды электродвигателей можно разделить на 3 основных группы:

• двигатели класса AC. Они работают за счёт напряжения переменного тока, и для подключения могут требовать как одну, так и три фазы;
• электродвигатели DC. Их работа осуществляется за счёт напряжения постоянного тока;
• универсальные электродвигатели. Они работают вне зависимости от типа подаваемого на них напряжения. Единственное условие — обеспечение номинальной мощности и вольтажа подаваемой электроэнергии.

Несмотря на одинаковое использование моторами принципов преобразования энергии, они могут существенно различаться между собой. Причём как конструктивно, так и по способу контроля скорости, регулированию момента вращения.

Использование электродвигателей чрезвычайно широко как в быту, так и на производстве. Дома можно обнаружить немалое число бытовой техники, в которой они служат основными узлами: вентиляторы, кондиционеры, стиральные машины, соковыжималки. Не являются исключением и компьютеры.

Электродвигатели также применяются для работы секционных ворот и шлагбаумов, в качестве основного силового агрегата в тепловозах и электровозах. В последнее время стало широко популярно их применение в автомобилестроении — в качестве оснащения гибридных авто и электромобилей.

По принципу работы электромоторы разделяются на 2 группы:

1. Синхронные. Их конструкция предусматривает наличие обмотки на роторе. Для подачи на неё напряжения используются щётки из токопроводящего материала. Скорость вращения моторов равна скорости движения магнитного поля.
2. Асинхронные. Они характеризуются отсутствием обмоток ротора и щёток, что существенно упрощает их конструкцию и делает её надёжнее. В асинхронных электромоторах обороты ротора меньше скорости вращения магнитного поля.

Постараемся разобрать подробнее устройство электродвигателей обоих типов.

Как устроен синхронный электромотор

Двигатели этого типа получили широкое распространение в быту. Во многом благодаря возможности регулировки и поддержания заданной скорости вращения. Кроме этого, в отличие от асинхронных электромоторов, синхронные двигатели могут раскручиваться свыше 3000 оборотов в минуту. Они применяются в электроинструменте, бытовой технике, климатических системах и пр.

Их конструкция следующая: в корпусе установлены обмотки, и они же присутствуют на роторе или якоре. Выводы обмоток ведут к коллектору или площадкам токопроводящего кольца. Подачи напряжения на них осуществляется щетками (обычно на основе графита). Схема установки щёток такова, что они воздействуют только на пару обмоток, и воздействие при вращении мотора чередуются.

Распространёнными неисправностями синхронных двигателей являются:

1. Износ, разрушение щёток или снижение качества контакта.
2. Попадание грязи на коллектор.
3. Выход из строя подшипников.
4. Обрыв или перегорание обмотки.

Для создания вращающего момента используется взаимодействие токов якоря и создаваемого обмоткой магнитного поля. Для регулировки оборотов нужно изменять величину подаваемого на обмотки электромотора напряжения, что осуществляется при помощи реостатов.

Устройство асинхронного двигателя

Преимуществом моторов асинхронного типа является возрастание мощности пропорционально нагрузке. К примеру, при холостом ходе мотора он работает на максимальных оборотах, но при этом потребляет минимум энергии. При увеличении нагрузки, приводящей к снижению оборотов, крутящий момент увеличивается, и тем самым электромотор выходит на номинальную мощность.

Однако устройство электродвигателя этого типа имеет и определённые недостатки:

1. При работе в трехфазных сетях переменного тока скорость вращения не может превышать 3000 оборотов.
2. При подаче нагрузки, превышающей мощность мотора, произойдёт его стопорение, в результате чего обмотки или сам ротор выйдут из строя.
3. При выборе электродвигателя необходимо учитывать его производительность. Установка мотора меньшей мощности приведёт к выходу его из строя, большей — к неоправданно высоким энергозатратам.

Асинхронный двигатель представляет собой корпус, в котором уложены обмотки статора. При использовании трехфазной сети количество обмоток будет равно 3. При подаче на них напряжения возникает магнитное поле, приводящее вал электромотора в движение. Охлаждение осуществляется за счёт установленного на конце вала вентилятора.

Скорость вращения ротора асинхронного мотора зависима от числа полюсов в статоре. При их кратном увеличении происходит снижение оборотов двигателя, но при этом возрастает его мощность.

Ещё одним существенным недостатком является невозможность осуществлять регулировку оборотов. Проблема в том, что она зависит непосредственно от частоты тока, а использование высокоточных модификаторов синуса нецелесообразно.

Основное их применение — механизмы и оборудование, работа которых не требует регулировки и большой скорости вращения, при этом на максимальную мощность они должны выходить только при нагрузке.

К примеру — циркулярные пилы и прочее столярное оборудование.

Источник: https://uelektrika.ru/sovety-elektrika/ustroystvo-yelektrodvigatelya/

Принцип работы электродвигателя

Источник: https://electric-220.ru/news/princip_raboty_ehlektrodvigatelja/2018-06-27-1531

Асинхронный двигатель. Устройство и принцип работы

Здравствуйте, дорогие читатели! Сегодня вы узнаете, что такое асинхронный двигатель, рассмотрим его основные характеристики, а так же поговорим о плюсах и минусах.

Принцип работы любого асинхронного двигателя основан на физическом взаимодействии магнитного поля, возникающего в статоре, с током, который это же поле наводит в обмотке ротора. Электрическое напряжение прикладывается к обмотке статора, которая выполнена как три группы катушек. Под действием напряжения в обмотке возникает переменный трехфазный ток, который и наводит вращающееся магнитное поле. При пересечении замкнутой обмотки ротора, это поле, в соответствии с законом об электромагнитной индукции, создает в ней ток.

Взаимодействие вращающегося магнитного поля (статор) и тока (ротор) создает вращающий электромагнитный момент, который и приводит ротор в движение. Благодаря совокупности моментов, создаваемых отдельными проводниками, возникает результирующий момент, электромагнитная пара сил, заставляющая вращаться ротор в направлении, в котором движется электромагнитное поле в статоре. Ротор и магнитное поле при этом вращаются с различными скоростями, т.е. асинхронно (отсюда и основное название двигателей). У асинхронных двигателей скорость, с которой будет вращаться ротор, всегда будет меньше скорости, с которой вращается магнитное поле в статоре.

   Рис. 1. Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель с фазным ротором необходим в приводах, которые сразу требуют большого пускового момента – лифты, краны, мельницы и т.д. В таких механизмах необходимее уже при запуске двигателя получить максимальный момент, но при этом ограничив значение пускового тока.

Основные элементы асинхронного двигателя – ротор и статор, разделяемые воздушным зазором. Активные части двигателя – магнитопровод и обмотки, остальные составляющие – конструктивные, призванные обеспечить необходимую жесткость, прочность, возможность вращения и его стабильность, охлаждение и т.д.

Cтатор – неподвижная часть, на внутренней стороне сердечника которого размещаются обмотки. Обмотка статора — это трехфазная (для общего случая — многофазная) обмотка, в которой проводники равномерно распределяются по окружности статора и уложены пофазно в пазах, соблюдая угловое расстояние равное 120 эл.град. Статорные фазы обмотки соединены стандартно – «звезда» или «треугольник» — и подключены к трехфазной сети электротока. В процессе вращения (изменения) магнитного потока в обмотках возбуждения, происходит перемагничивание магнитопровода статора, поэтому он изготовлен шихтованным (набирается из пластин) из особой электротехнической стали – таким способом удается минимизировать магнитные потери.

Асинхронные двигатели, особенности пуска

Асинхронные двигатели сегодня – это доля в 80% от всего количества разнообразных электродвигателей, выпускаемых мировой промышленностью. Все это – благодаря простоте конструкции, в эксплуатации и обслуживании, низкой себестоимости и высокой надежности. Но есть один существенный недостаток – из сети асинхронные двигатели потребляют реактивную составляющую мощности. Поэтому их предельная мощность напрямую зависит от мощности системы энергоснабжения. Кроме того, такой электропривод имеет значения пускового тока, которые в трое больше рабочих. При малой мощности системы энергоснабжения, это может вызвать значительное падение напряжение в сети и отключение других приборов. Асинхронные двигатели с фазным ротором, благодаря введению в цепь ротора пусковых реостатов, могут запускаться с небольшим пусковым током.

Резисторы, стоящие в цепи ротора, помогают ограничить ток не только в течении запуска, но так же и при торможении, реверсе и при снижении скорости. По мере того, как двигатель набирает скорость – разгоняется, чтобы поддерживать необходимое ускорение, резисторы выводятся. При окончании разгона и выхода на паспортную частоту, все резисторы шунтируются, двигатель переходит на работу со своей естественной механической характеристикой.

Рассмотрим пример запуска асинхронного двигателя с фазным ротором.

   Рис. 3. Асинхронный двигатель с фазным ротором, схема запуска

Используя схему асинхронного двигателя (рис) рассмотрим запуск в две ступени который проводится с использованием релейно-контакторной аппаратуры. Одновременно напряжение подается как на силовые цепи, так и на управляющие – замыкается выключатель QF.

При подаче напряжения реле времени (обозначены КТ1 и КТ2) в цепи управления срабатывают, размыкая свои контакты. После нажатия кнопки запуска (SB1) срабатывает контактор КМ3 и запускается двигатель с резисторами, которые введены в цепь ротора – в этот момент на контакторах КМ1 и КМ2 питания нет. При подключении контактора КМЗ, из-за потери питания, в цепи контактора КМ1 реле КТ1 замыкает контакт через интервал времени, заданный задержкой времени в реле КТ1. По истечению времени (двигатель разгоняется, ток ротора начинает падать) происходит включение контактора КМ1 – происходит шунтирование первой пусковой ступени резисторов. Ток снова возрастает , но по мере разгона его значение начинает уменьшаться. Одновременно с этим в цепи происходит размыкание реле КТ2, оно теряет питание и с выставленной выдержкой происходит замыкание контакта в цепи контактора КМ2. Происходит шунтирование второй ступени резисторов, включенных в цепь ротора. Двигатель работает в штатном режиме.

Благодаря ограничению пускового тока, асинхронный двигатель с фазовым ротором можно устанавливать в слабых сетях.

Порядок подключения асинхронного двигателя приведен на видео:

Асинхронные двигатели, плюсы и минусы

Как уже указывалось выше, если сравнивать его с двигателем с короткозамкнутым ротором, имеет два основных преимущества:

• возможность запуска двигателя с уже подключенной к валу значительной нагрузкой – двигатель с самого начала создает большой вращающий момент
• ограничение по току включения позволяет устанавливать асинхронные двигатели с фазовым ротором в маломощных сетях

Кроме того, следует отметить и другие достоинства:

• возможность работы с большой перегрузкой
• малые колебания скорости вращения – при разных нагрузках скорость вращения остается приблизительно одинаковой
• возможность установки автоматики – пусковых приспособлений

Отметим и недостатки:

• введение резисторов в цепь ротора усложняет и удорожает двигатель
• большие габариты
• меньший, чем у короткозамкнутых двигателей, показатель КПД и cos φ
• при недогрузках значение cos φ имеет минимальные значения

На практике асинхронный двигатель с фазным ротором оптимально подходят для случаев, когда нет необходимости в широкой и плавной регулировке скорости и требуется очень большая (особенно на первоначальном этапе) мощность двигателя. Для правильного подключения асинхронного двигателя важно правильно определить начала и концы фазных обмоток. Как это сделать – подробно рассмотрено на видео:

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

5.2. Устройство асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель состоит из двух
основных частей, разделенных воздушным
зазором: неподвижного статора и
вращающегося ротора. Каж­дая из этих
частей имеет сердечник и обмотку. При
этом обмотка статора включается в сеть
и является как бы первичной, а обмотка
ротора — вто­ричной, так как энергия
в нее поступает из обмотки статора за
счет магнит­ной связи между этими
обмотками.

По своей конструкции асинхронные
двигатели разделяются на два вида:
двигатели с короткозамкнутым ротором
и двигатели с фазным ротором. Рас­смотрим
устройство трехфазного асинхронного
двигателя с короткозамкнутым ротором
(рис.5.2). Двигатели этого вида имеют
наиболее широкое применение.

Рис.5.2. Устройство трехфазного асинхронного
двигателя

с короткозамкнутым ротором:

1 — вал; 2, 6 — подшипники; 3, 7 — подшипниковые
щиты; 4 — коробка выводов;

5 — вентилятор; 8 — кожух вентилятора;
9 — сердечник ротора с короткозамкну-

той обмоткой; 10 — сердечник статора с
обмоткой; 11 — корпус; 12 — лапы

Неподвижная часть двигателя — статор
— состоит из корпуса // и сердечника 10
с трехфазной обмоткой. Корпус двигателя
отливают из алю­миниевого сплава или
из чугуна либо делают сварным.
Рассматриваемый двигатель имеет закрытое
обдуваемое исполнение. Поэтому поверхность
его корпуса имеет ряд продольных ребер,
назначение которых состоит в том, чтобы
увеличить поверхность охлаждения
двигателя.

В корпусе расположен сердечник статора
10, имеющий шихтованную конструкцию:
отштампованные листы из тонколистовой
электротехничес­кой стали толщиной
обычно 0,5 мм покрыты слоем изоляционного
лака, собраны в пакет и скреплены
специальными скобами или продольными
свар­ными швами по наружной поверхности
пакета. Такая конструкция Сердеч­ника
способствует значительному уменьшению
вихревых токов, возникаю­щих в процессе
перемагничивания сердечника вращающимся
магнитным полем. На внутренней поверхности
сердечника статора имеются продоль­ные
пазы, в которых расположены пазовые
части обмотки статора, соеди­ненные
в определенном порядке лобовыми частями,
находящимися за преде­лами сердечника
по его торцовым сторонам. Конструкция
короткозамкнутого ротора приведена на
рис.5.3.

Рис.5.3. Конструкция короткозамкнутого
ротора: а — беличья клетка; б — ротор с
медной стержневой обмоткой; в — ротор
с алюминиевой литой обмоткой;

1 — сердечник ротора; 2 — стержни; 3 —
замыкающие кольца;

4 — лопасти вентилятора

Обмотка статора асинхронного
электродвигателя может быть соединена
звездой или треугольником. Схемы
соединения представлены на рис.5.4

Рис.5.4. Схемы соединения выводов трехфазных
обмоток электродвигателя:

а — звезда; б — треугольник

5.3. Принцип образования вращающегося магнитного поля

Принцип образования вращающегося
магнитного поля рассмотрим на при­мере
простейшей трехфазной двухполюсной
обмотки, каждая фаза которой состоит
из одной секции, фазы обмотки соединены
звездой (рис.5.5). При этом секции тока в
фазных обмотках (по времени) относительно
друг друга на электрический угол 120°
(рис.5.5, б). Проведем ряд построений
вектора МДС трехфазной обмотки F_m,
соответствующих различным моментам
времениt_0, t_1,
t₂,t₃отмеченным на графике рис.5.5, б.

В момент времени t₀ток в фазе А
равен 0, в фазе В ток имеет отрица­тельное,
а в фазе С — положительное направления.
Эти направления тока отмечаем на рис.5.5,
б в сечениях обмоток статора для данного
момента времени. При этом следует
помнить, что за положительное направление
тока

Рис.5.5. Получение вращающегося магнитного
поля: а — трехфазная обмотка статора;

б — вращение МДС; в — модель магнитного
поля статора;

1-4 — обмотка фазы А; 3-6 — обмотка фазы
В;

5—2 — обмотка фазы С (первая цифра —
начало обмотки)

в фазной обмотке принимается направление
тока от начала обмотки к ее концу и
обозначается х, а, следовательно,
отрицательное направление тока в обмотке
соответствует направлению тока от конца
к началу и обозначается •. Затем в
соответствии с указанными на рис. 5, б
направлениями токов определяем (по
правилу буравчика) направление вектора
МДС трехфазной обмотки статора (вектор
F_mнаправлен вниз).

В момент времени t₁т.е. через (1/3)
Т, ток в фазе В равен нулю, в фазе А имеет
положительное, а в фазе С — отрицательное
направление. Сделав построения,
аналогичные моменту времени t₀,
заметим, что вектор МДС обмотки статора
F_mпо сравнению с
его положением в момент вре­мени t₀повернулся на 120° в направлении движения
часовой стрелки.

Проведя аналогичные построения вектора
МДС обмотки статора для момента t₂и t₃, видим, что каждый раз при
переходе от одного момента времени к
другому вектор F_mповорачивается на 120°, а за один период
изменения токов в обмотках (с t₀до t₃) делает полный оборот (360°) и
будет, таким образом, вращающимся.
Вращающаяся МДС создает враща­ющееся
магнитное поле, эквивалентное полю
магнита N — S с индукци­ей Во (рис.5, в).
Это поле вращается с синхронной частотойn₀кото­рая
пропорциональна частоте переменного
токаfи обратно
пропорцио­нальна числу пар полюсов
обмоток статора р, т.е.

,

Зависимость n₀
от р
и f
представлена в табл.5.2.

Таблица 5.2

Круговое вращающееся магнитное поле
характеризуется тем, что пространственный
вектор магнитной индукции этого поля
Во вра­щается равномерно (n₀= const).

При необходимости изменить направление
вращения магнитного поля статора нужно
по­менять порядок следования токов
в фазных обмотках статора, для чего
переключают фазы на зажимах двигателя
(рис.5.6).

Рис.5.6. Изменение направления вращения
магнитного поля.

54) Асинхронные трёхфазные двигатели. Устройство и принцип действия

а) ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Из
числа различных видов современных
электрических машин самой распространенной
в наши дни является асинхронная
бескол­лекторная машина, применяемая
обычно в качестве двигателя. Асин­хронная
машина —
это машина, в которой при работе
возбуждается вращающееся магнитное
поле, но ротор вращается асинхронно, т.
е. с угловой скоростью, отличной от
угловой скорости поля. Она была изобретена
М. О. Доливо-Добровольским в 1888 г., но до
настоящего времени сохранила в основном
ту простую форму, которую ей придал
талантливый русский изобретатель.
Причины исключительно широ­кого
распространения асинхронного двигателя
(а вместе с ним и трех­фазной системы)
— его простота и дешевизна. Можно
сказать, что в основном асинхронная
машина состоит из трех неподвижных
кату­шек (точнее, обмоток), размещенных
на общем сердечнике, и помещен­ной
между ними четвертой вращающейся
катушки. В машине отсутст­вуют
какие-либо легко повреждающиеся или
быстро изнашивающиеся электрические
части (например, коллектор).

Асинхронные машины
малой мощности часто выполняются
одно­фазными, что позволяет использовать
их в устройствах, питающихся от
двухпроводной сети. Такие машины находят
широкое применение в бытовой технике.

Общим
недостатком асинхронных машин является
относительная сложность и неэкономичность
регулирования их эксплуатационных
характеристик.

б)
УСТРОЙСТВО ТРЕХФАЗНОЙ АСИНХРОННОЙ
МАШИНЫ

Трехфазная
асинхронная машина состоит из двух
главных частей: неподвижного статора
и вращающегося ротора.

Конструкция
статора.Статор
асинхронной машины представляет собой
полый цилиндр, собранный из пластин
электротехнической стали,изолированных
друг от друга слоем лака (рис. 14.1,
а).
Три
фазные обмотки, возбуждающие вращающееся
магнитное поле машины, раз­мещены в
пазах на внутренней стороне статора.
Чтобы лучше исполь­зовать окружность
статора, каж­дая из фазных обмоток
распола­гается по нескольким пазам
(рас­пределенная обмотка). На рис.
14.1, б
показано
расположение в пазах статора одной
фазной обмот­ки. Здесь А
—
начало, а X
—
ко­нец обмотки. Распределение обмот­ки
по пазам обусловливает соот­ветствующее
распределение маг­нитного поля вдоль
окружности статора. Для того чтобы
распре­делить многовитковую фазную
об­мотку по нескольким пазам, ее
раз­деляют на соответствующее число
соединенных последовательно сек­ций
(рис. 14.1, б), каждая из кото­рых состоит
из нескольких витков.

Секции
обмотки укладываются в пазы. В асинхронных
машинах сердечник статора изготовляется
с полуоткрытыми (рис. 14.2, б) илиоткрытыми
(рис. 14.2, а)
пазами.
На стороне полуоткрытых пазов преимущество
меньшего магнитного сопротивления,
следовательно, в двигателе с такими
пазами меньше намагничивающий ток. С
другой стороны, при открытых пазах проще
осуществляется укладка секцийобмотки
и надежнее условия для изоляции, что
весьма важно для дви­гателей высокого
напряжения.

Минимальное
число фазных обмоток в трехфазной
асинхронной машине т
=
3. Каждая обмотка содержит одну или
несколько катушеч­ных групп, соединенных
последовательно, например на рис. 14.1, б
—
две группы. Расположение каждой из
обмоток с одной катушечной группой
сдвинуто по окружности статора
относительно катушечной группы соседней
фазной обмотки на угол 120°. В общем случае
число фазных обмоток в трехфазной
асинхронной машине может быть любым,
но кратным трем.

Конструкция
ротора.
Асинхронные машины в основном разли­чаются
устройством ротора. Ротор асинхронной
машины представляет собой цилиндрический
сердечник (рис. 14.3, а), собранный из
пластин электротехнической стали,
изолированных друг от друга лаком.
Сердечник ротора насажен на вал,
закрепленный в подшипниках. В пазах
ротора располагаются витки обмотки
ротора.

В
большинстве двигателей применяется
короткозамкнутый
ротор. Он
значительно дешевле, и, что очень
существенно, обслуживание двигателя с
короткозамкнутым ротором значительно
проще. Обмотка короткозамкнутого ротора
выполняется в виде цилиндрической
клетки (рис. 14.3,6) из медных или алюминиевых
стержней, которые без изоляции вставляются
в пазы сердечника ротора. Торцевые концы
стержней замыкаются накоротко кольцами
из того же материала, что и стержни (так
называемое «беличье колесо»). Часто
короткозамкнутая обмотка изготовляется
путем заливки пазов ротора расплавлен­ным
алюминием.

Обмотка
фазного
ротора, называемого
также ротором с контакт­ными кольцами
(рис. 14.3, в), выполняется изолированным
проводом. В большинстве случаев она
трехфазная, с тем же числом катушек, что
и обмотка статора данного двигателя.
Три фазные обмотки ротора соединяются
на самом роторе в звезду, а свободные
концы их соеди­няются с тремя контактными
кольцами, укрепленными на валу ма­шины,
но изолированными от этого вала. На
кольца наложены щетки, установленные
в неподвижных щеткодержателях. Через
кольца и щетки обмотка ротора замыкается
на трехфазный реостат.

Обмотка
статора такого двигателя включается
непосредственно в трехфазную сеть (рис.
14.4). Включение реостата в цепь ротора
дает возможность ‘ существенно улучшить
пусковые условия двигателя — уменьшитьпусковой
ток и увеличить начальный пусковой
момент, кроме того, с помощью реостата,
включенного в цепь ротора, можно плавно
регу­лировать скорость двигателя. На
рис. 14.5 приведены условные обозначения
асинхронных ма­шин с короткозамкнутым
(а) и фазным (б)
ротором
на принципиальных электрических схемах.

Общий вид корпуса
асинхронной машины с укрепленным на
нем, но необмотанным сердечником статора
приведен на рис. 14.6.

РЕЖИМЫ
РАБОТЫ ТРЕХФАЗНОЙ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ

Режим работы
трехфазной асинхронной машины определяется
ре­жимом электромагнитного взаимодействия
токов в обмотках статора и ротора.

Взаимбдействие
вращающегося магнитного поля, создаваемого
то­ками в обмотках статора, с токами
ротора вынуждает ротор вращаться по
направлению вращения поля. Но чем быстрее
вращается ротор, тем меньше индуктируемые
в его обмотке ЭДС, а следовательно, и
токи. Если частота вращения поля п_и
а
частота вращения ротора п,
то
режим работы асинхронного двигателя
можно характеризовать скольжением

.

На
рис. 14.11 приведена зависимость частоты
вращения ротора от скольженияп
(s).

В зависимости от
значения скольжения трехфазная
асинхронная машина может работать в
режимах двигателя, генератора и
электро­магнитного тормоза.

В
режиме
двигателя (0
< s
<
1) трехфазная асинхронная машина является
преобразователем электрической энергии
в механическую. Ротор двигателя должен
вращаться асинхронно-медленнее поля,
с та­кой частотой вращения, при которой
токи в обмотке ротора, взаимодействуя
с вращающимся магнитным полем, создаваемым
токами в обмотках статора, создают
вращающий момент, уравновешивающий
тормозной момент от сил трения и нагрузки
на валу.

В
режиме
генератора (s
<
0) трехфазная асинхронная машина является
преобразователем механической энергии
в электрическую. Ротор генератора
вращается в направлении вращения
магнитного поля, создаваемого токами
в обмотках статора, с частотой вращения
большей, чем частота вращения поля.

В
режиме
электромагнитного тормоза (s>
1) ротор трехфазной асинхронной машины
вращается в направлении, противоположном
направлению вращения магнитного поля,
создаваемого токами в об­мотках
статора. В режиме электромагнитного
тормоза в трехфазной асинхронной машине
рассеивается значительная энергия в
обмотках, на гистерезис и вихревые токи.

Общие принципы работы (двигатели и приводы)

Введение

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, вероятно, является сегодня наиболее широко используемым двигателем в промышленности. Традиционные применения асинхронных двигателей переменного тока включают вентиляторы и насосы. Асинхронный двигатель переменного тока получил широкое распространение во многих отраслях промышленности с высокими требованиями по сравнению с двигателем постоянного тока, поскольку требует меньшего обслуживания. Электродвигатели переменного тока довольно часто встречаются в таких приложениях, как компрессоры, станки, конвейеры, смесители
, дробилки, подъемники и экструдеры.Благодаря своей эффективной работе и характеристикам энергосбережения асинхронный двигатель переменного тока приобретет все большее значение в течение следующих нескольких десятилетий.
Основные принципы работы двигателя любого производителя по сути одинаковы. Конкретные конструкции могут отличаться, например, воздушный зазор между вращающимися частями, прочность изоляции по напряжению и устойчивость к скачкам высокого напряжения. Однако все основные части асинхронного двигателя одинаковы.
Здесь следует отметить, что в мире двигателей переменного тока существует два основных языка: NEMA (Национальная ассоциация производителей электрооборудования) в Северной Америке и IEC (Международная электротехническая комиссия) в большей части остального мира.До недавнего времени не было необходимости осознавать различия, как тонкие, так и очевидные. Однако все меняется по мере того, как автомобильный рынок становится более глобальным. Эта тенденция получила дополнительный импульс в 1992 году, когда экономики стран Европейского общего рынка стали единым целым.
Позже в этом разделе будут рассмотрены номиналы двигателей NEMA и IEC. Все больше компаний отправляют свои электротехнические изделия за границу, и наоборот. В недалеком будущем будет сложно не соприкасаться с двигателем, соответствующим стандарту IEC.Поэтому обзор сравнений будет полезен. Кроме того, поскольку в промышленности широко используются трехфазные асинхронные двигатели, основное внимание в этом разделе будет уделено именно этому типу двигателей. Однако мы также рассмотрим несколько других распространенных типов трехфазных двигателей.
Все двигатели переменного тока можно разделить на однофазные и многофазные (поли означает многофазные или трехфазные). Поскольку в промышленности чаще всего используются многофазные двигатели, мы более подробно рассмотрим конструкцию этих устройств.Имейте в виду, что существуют также однофазные двигатели переменного тока, используемые для таких приложений, как небольшие приборы, бытовые вентиляторы, печи и многие другие маломощные приложения.
Для промышленного применения, однако, в основном используются трехфазные асинхронные двигатели. Основное преимущество использования трехфазных двигателей — экономичность. Трехфазные двигатели намного проще по конструкции, чем другие типы, и требуют меньшего обслуживания. Более мощный двигатель может быть встроен в корпус меньшего размера по сравнению с однофазным двигателем.Трехфазный двигатель будет работать с более высоким КПД по сравнению с однофазным двигателем.
Существует несколько типов многофазных двигателей: асинхронные, с фазным ротором и синхронные. Наиболее распространенным типом двигателей этой группы является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Этот тип двигателя будет основой для понимания общих принципов работы двигателя переменного тока.

Асинхронный двигатель переменного тока

Основными частями асинхронного двигателя переменного тока являются ротор (вращающийся элемент) и статор (неподвижный элемент, который генерирует магнитный поток).Конструкция ротора
выглядит как беличья клетка, отсюда и традиционное название: асинхронный двигатель с беличьей клеткой. Рисунок 3-23 показывает конструкцию ротора.

Рисунок 3-23. Ротор асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Двигатель с короткозамкнутым ротором является самым простым в изготовлении и самым простым в обслуживании. Работа двигателя с короткозамкнутым ротором проста. Трехфазный ток создает в статоре вращающееся магнитное поле. Это вращающееся магнитное поле вызывает также создание магнитного поля в роторе.Притяжение и отталкивание между этими двумя магнитными полями заставляет ротор вращаться. Эту концепцию можно увидеть на рисунках 3-24 и 3-25

Рисунок 3-24. Ротор и статор
Двигатель с короткозамкнутым ротором — это двигатель с постоянной скоростью вращения с нормальным или высоким пусковым моментом. Эти характеристики соответствуют требованиям большинства промышленных приложений.
Концепция вращающегося магнитного поля показана на рисунке 3-26. На этом рисунке показана зависимость трехфазного магнитного поля от полюсного.Каждая пара магнитных полюсов намотана таким образом, чтобы это допускало статическое

Рисунок 3-25. Вид с торца на два сегмента ротора (магнитное взаимодействие со статором)
Для «вращения» магнитного поля. Статор двигателя состоит из групп катушек, намотанных на сердечник, которые заключены в рамку. Простой двухполюсный статор, показанный на рис. 3-26, имеет по три катушки в каждой группе полюсов. (Двухполюсный двигатель будет иметь два полюса x три фазы = шесть физических полюсов.) Каждая катушка в группе полюсов подключена к одной фазе трехфазного источника питания.Одной из характеристик трехфазного питания является то, что фазный ток достигает максимального значения в разные промежутки времени. На рисунке 3-26 также показано соотношение между максимальным и минимальным значениями.

Рисунок 3-26. Базовый двухполюсный статор
В качестве примера мы сфокусируемся на моменте времени, когда ток в катушках «А» почти максимален. (Используйте верхний левый угол рисунка 3-25.) Магнитные поля этих катушек также будут почти максимальными. В этот же момент токи фазы «B» равны нулю, а токи фазы «C» немного больше, чем «A.
В более поздний момент времени ток в катушках «B» близок к максимуму с последующим максимизацией магнитного поля катушек «B». В этот же момент поле фазы «С» немного меньше максимального. Поля катушки «А» имеют нулевое значение.
Этот же процесс повторяется, когда магнитное поле каждой из фаз достигает максимума, все в разное время (разные степени вращения магнитного поля). Таким образом, максимальное поле последовательно повторяется в точках «A», «C» и «B» непрерывно вокруг статора и по существу определяет вращающееся магнитное поле.
Катушки статора намотаны диаметрально противоположными катушками. Это означает, что они несут одинаковый фазный ток, но соединены так, что их магнитные поля имеют противоположную полярность. Опять же, двигатель, показанный на рис. 3-26, будет представлять собой конфигурацию двухполюсной обмотки.

Магнитное поле (ротор)

Ротор — это вращающаяся часть двигателя. Ротор состоит из медных или алюминиевых стержней, соединенных на концах концевыми кольцами. См. Рисунок 3-27.

Рисунок 3-27. Конструкция ротора асинхронного двигателя
Внутренняя часть ротора заполнена множеством отдельных стальных дисков, называемых пластинами. Вращающееся поле, создаваемое токами статора, разрезало беличью клетку, проводящую алюминиевые стержни ротора. Это вызывает напряжение в этих стержнях, называемое индуцированным напряжением. Это напряжение заставляет ток течь по алюминиевым стержням. Ток создает магнитное поле вокруг стержней с соответствующими северным и южным полюсами в роторе.Крутящий момент создается из
притяжения и отталкивания между этими полюсами и полюсами вращающегося поля статора.

На Рис. 3-28 показана сборка деталей в единый асинхронный двигатель.

Рисунок 3-28. Конструкция асинхронного двигателя

Генерация вихревых токов

Магнитное поле вращающегося статора и индуцированное напряжение в стержнях ротора также вызывают напряжение в сердечниках статора и ротора.Напряжение в этих сердечниках вызывает протекание небольших циркулирующих токов. Эти токи, называемые вихревыми токами, бесполезны и приводят только к потере энергии. Чтобы уменьшить эти токи, сердечники статора и ротора выполнены из пластин. (обсуждалось в предыдущем разделе). Эти листы покрываются изолирующим лаком, а затем свариваются, образуя сердцевину. Этот тип сердечника существенно снижает потери на вихревые токи, но не устраняет их полностью.

Конструкция асинхронного двигателя

Инженеры

могут спроектировать двигатели практически для любого применения, изменив конструкцию обмоток ротора и статора с короткозамкнутым ротором.Такие характеристики, как скорость, крутящий момент и напряжение, — это лишь некоторые из функций, контролируемых проектировщиком.
Для стандартизации определенных характеристик двигателей Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) установила стандарты для ряда характеристик двигателей. Следующий раздел содержит множество функций, которые будут полезны при выборе правильного двигателя для конкретного применения.

Контроль скорости, крутящего момента и мощности

Контроль скорости

Скорость двигателя с короткозамкнутым ротором зависит от частоты и количества полюсов, на которые заводится двигатель.Чем выше частота, тем быстрее работает двигатель. Чем больше полюсов у мотора, тем медленнее он работает. Наименьшее количество полюсов, когда-либо использовавшихся в двигателе с короткозамкнутым ротором, — два. Двухполюсный двигатель 60 Гц будет работать со скоростью примерно 3600 об / мин. Как скоро будет видно, двигатель всегда будет работать со скоростью менее 3600 об / мин.
Чтобы найти приблизительную скорость любого двигателя с короткозамкнутым ротором, можно использовать формулу для синхронной скорости, которая фактически является скоростью вращающегося магнитного поля:

N = синхронная скорость (об / мин)
F = частота источника питания ( Герц)
P = количество полюсов статора
Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором намотаны для синхронных скоростей, указанных в таблице 3-1.

Таблица 3-1.Синхронные скорости двигателя в зависимости от количества полюсов

Большинство стандартных асинхронных двигателей (типоразмеры от NEMA 143T до 445T) имеют максимум восемь полюсов.
Фактическая скорость вала двигателя несколько меньше синхронной скорости. Эта разница между синхронной и фактической скоростями определяется как скольжение. Если бы ротор с короткозамкнутым ротором вращался со скоростью поля статора, стержни ротора были бы неподвижны по отношению к вращающемуся магнитному полю. В стержнях ротора не будет индуцироваться напряжение, и стержни ротора не будут сокращать магнитный поток.В результате не будет тока, настроенного для создания крутящего момента. Поскольку крутящий момент не создается, ротор будет замедляться до тех пор, пока не будет индуцирован ток, достаточный для развития крутящего момента. Когда крутящий момент увеличивается, ротор разгоняется до постоянной скорости. Рисунок 3-29 представляет собой графическое представление скольжения.

Рисунок 3-29. Скольжение в асинхронном двигателе
Подведем итог: должна быть разница между вращающимся магнитным полем статора и фактическим положением стержней ротора. Это позволяет стержням ротора прорезать магнитные поля статора и создавать магнитное поле в роторе.Взаимодействие магнитных полей статора и ротора создает притяжение, необходимое для развития крутящего момента.
Когда нагрузка на двигатель увеличивается, скорость ротора уменьшается. Затем вращающееся поле режет стержни ротора с большей скоростью, чем раньше. Это приводит к увеличению тока в стержнях ротора и увеличению силы магнитного полюса ротора. В основном, с увеличением нагрузки увеличивается и выходной крутящий момент.
Скольжение обычно выражается в процентах и ​​может быть легко рассчитано по следующей формуле:
Двигатели с короткозамкнутым ротором
имеют скольжение в диапазоне от 3 до 20%.Двигатели со скольжением 5% и выше используются в приложениях, которые трудно запускать. Двигатель со скольжением 5% или меньше называется двигателем с нормальным скольжением. Двигатель с нормальным скольжением часто называют двигателем с постоянной скоростью, потому что скорость очень мало изменяется при изменении нагрузки.
При указании скорости двигателя на паспортной табличке большинство производителей двигателей используют фактическую скорость двигателя при номинальной нагрузке. Используемый термин — базовая скорость. Базовая скорость — это скорость несколько ниже синхронной скорости
.Он определяется как фактическая скорость ротора при номинальном напряжении, номинальном герце и номинальной нагрузке.
Направление вращения
Направление вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором зависит от подключения двигателя к линиям электропередачи. Вращение можно легко изменить, поменяв местами любые два входных провода.
Контроль крутящего момента и мощности
Как обсуждалось ранее, мощность учитывает скорость, с которой вращается вал. Для быстрого вращения вала требуется больше лошадиных сил, чем для его медленного вращения.Примечание. Лошадиная сила — это скорость выполнения работы.
По определению, 1 л.с. равняется 33 000 фут-фунт в минуту. Другими словами, поднятие груза весом 33000 фунтов на 1 фут за 1 минуту потребует 1 HP.
Используя знакомую формулу ниже, мы можем определить мощность, развиваемую асинхронным двигателем переменного тока.

T = крутящий момент в фунт-футах N = скорость в об / мин
Например, вал двигателя вращается со скоростью 5 об / мин и развивает крутящий момент 3 фунт-фут. Подставив известную информацию в формулу, мы рассчитаем, что двигатель развивает примерно 0.003 л.с. (3 x 5 -f 5252 = 0,0028). Как видно из формулы, мощность в лошадиных силах напрямую связана со скоростью вала двигателя. Если вал вращается вдвое быстрее (10 об / мин), двигатель развивает почти 0,006 л.с., то есть вдвое больше.
Мы можем увидеть общие практические правила для крутящего момента в зависимости от скорости, просмотрев Таблицу 3-2.
Развиваемый крутящий момент будет незначительно отличаться для двигателей с более низкой мощностью и частотой вращения или нестандартных двигателей.
Как видно из таблицы 3-2, на более высоких синхронных скоростях асинхронный двигатель развивает меньший крутящий момент по сравнению с более низкими скоростями.Мы также можем видеть, что чем больше число полюсов, тем больше крутящий момент.

Таблица 3-2. Асинхронный двигатель переменного тока — скорость в зависимости от развиваемого крутящего момента

В основном, чем больше полюсов, тем сильнее создаются магнитные поля. Чем больше магнитный поток взаимодействует с потоком ротора, тем сильнее крутящее движение, тем самым развивая больший крутящий момент.
Что касается крутящего момента двигателя, на стандартной кривой скорости / крутящего момента есть несколько областей, которые следует рассмотреть.Асинхронный двигатель создан для обеспечения этого дополнительного крутящего момента, необходимого для запуска нагрузки. График скорости крутящего момента для типичного асинхронного двигателя показан на Рисунке 3-30.

Рисунок 3-30. Кривая скорость / крутящий момент для двигателя NEMA конструкции B
На рис. 3-30 показано, что пусковой крутящий момент составляет около 250% от крутящего момента при номинальной нагрузке.

Пик (пробой) крутящий момент

Иногда двигатель может внезапно перегрузиться. Чтобы двигатель не останавливался каждый раз при возникновении перегрузки, двигатели имеют так называемый момент пробоя.Точка момента пробоя намного выше, чем точка момента номинальной нагрузки. По этой причине для остановки двигателя требуется значительная перегрузка. Кривая скорость / крутящий момент, показанная на рисунке 3-30, показывает, что крутящий момент для типичного асинхронного двигателя составляет около 270% от номинального момента нагрузки.
Эксплуатация двигателя с перегрузкой в ​​течение длительного периода времени вызовет чрезмерное нагревание двигателя и, в конечном итоге, может сжечь обмотки двигателя.
Определения и номинальные значения NEMA для характеристического крутящего момента асинхронного двигателя приведены ниже в этом разделе.

Момент заторможенного ротора (пусковой момент или момент отрыва)

Крутящий момент заблокированного ротора двигателя — это минимальный крутящий момент, который он будет развивать в состоянии покоя для всех угловых положений ротора. Эта возможность сохраняется при номинальном напряжении и частоте.

Момент подъема

Повышающий крутящий момент двигателя — это минимальный крутящий момент, развиваемый двигателем при ускорении от состояния покоя до точки момента срыва. Для двигателей, у которых нет определенного момента пробоя, тяговый момент — это минимальный крутящий момент, развиваемый до номинальной скорости.

Пик (пробой) крутящий момент

Пробойный момент двигателя — это максимальный крутящий момент, который он развивает. Эта возможность сохраняется при номинальном напряжении и частоте, без резкого падения скорости.

Номинальный момент нагрузки

Номинальный момент нагрузки двигателя — это момент, необходимый для создания номинальной мощности двигателя при номинальной скорости нагрузки. (Примечание: номинальная скорость нагрузки обычно считается базовой скоростью. Базовая скорость означает фактическую скорость ротора, когда к двигателю прилагаются номинальное напряжение, частота и нагрузка.)
Все приведенные выше обозначения крутящего момента очень важны для разработчика двигателя. По существу, двигатели могут быть сконструированы с акцентом на одну или несколько из вышеперечисленных характеристик крутящего момента для производства двигателей для различных применений. Улучшение одной из этих характеристик крутящего момента может отрицательно повлиять на некоторые другие характеристики двигателя.

Типы корпусов и охлаждение

Двигатели часто подвергаются воздействию вредной атмосферы, такой как чрезмерная влажность, пар, соленый воздух, абразивная или токопроводящая пыль, ворс, химические пары, а также горючая или взрывоопасная пыль или газы.Для защиты двигателей может потребоваться определенный кожух или герметизированные обмотки и специальная защита подшипников.
Двигатели, подверженные следующим условиям, могут потребовать специальных креплений или защиты: повреждение механических или электрических нагрузок, таких как несбалансированное напряжение, аномальные удары или вибрация, крутильные ударные нагрузки, чрезмерная тяга или радиальные нагрузки.
Доступно множество типов корпусов. Здесь перечислены некоторые из наиболее распространенных типов, многие из которых имеют те же обозначения, что и двигатели постоянного тока.Настоятельно рекомендуется, чтобы персонал, активно участвующий в применении асинхронных двигателей, был знаком с содержанием NEMA MG2 («Стандарт безопасности при строительстве и Руководство по выбору, установке и использованию электродвигателей и генераторов») и придерживался его.

Открытый двигатель

Двигатель открытого типа с кожухом имеет вентиляционные отверстия, которые обеспечивают прохождение внешнего охлаждающего воздуха над обмотками и вокруг них.

Открытый каплезащищенный двигатель

Корпус открытого типа с защитой от капель (ODP) сконструирован таким образом, чтобы капли жидкости или твердых частиц, падающие на машину с вертикального направления, не могли попасть в машину.(Угол этого вертикального направления не превышает 15 °.)

Охраняемый двигатель

(Это можно было бы обозначить как DPFG — каплезащищенный, полностью защищенный). В закрытом корпусе все вентиляционные отверстия ограничены указанными размерами и формами. Этот корпус предотвращает вставку пальцев или стержней и ограничивает случайный контакт с вращающимися или электрическими частями.

Брызгозащищенный двигатель

Брызгозащищенный корпус сконструирован таким образом, что капли жидких или твердых частиц, падающие на двигатель, не могут попасть внутрь.(Эти жидкие или твердые частицы могут располагаться по прямой линии или под любым углом не более 100 ° от вертикали.)

Двигатель полностью закрытого типа

Корпус полностью закрытого типа предотвращает свободный обмен воздухом между внутренней и внешней частью корпуса, но не является воздухонепроницаемым.
Полностью закрытый невентилируемый двигатель (TENV)
Полностью закрытый невентилируемый кожух не оборудован для охлаждения внешними устройствами.
Двигатель полностью закрытого типа с вентиляторным охлаждением (TEFC)
Полностью закрытый корпус с вентиляторным охлаждением имеет установленный на валу вентилятор для продувки охлаждающим воздухом через внешнюю раму.Это популярный двигатель для использования в пыльной, грязной и агрессивной атмосфере.

Двигатель полностью закрытого типа с воздушным охлаждением (TEBC)

Полностью закрытый корпус с вентиляторным охлаждением является полностью закрытым и оснащен вентилятором с независимым приводом для продувки охлаждающего воздуха через внешнюю раму. Двигатель TEBC обычно используется в приложениях с постоянным крутящим моментом и регулируемой скоростью.

Герметичный двигатель

Герметичный корпус имеет обмотки, покрытые толстым слоем материала для защиты от влаги, грязи, истирания и т. Д.Некоторые герметизированные двигатели имеют покрытие только на носиках змеевика. В двигателях с заделанными под давлением обмотками герметизирующий материал пропитывает обмотки даже в пазах катушек. Благодаря такой полной защите двигатели часто могут использоваться в приложениях, требующих полностью закрытых двигателей.

Взрывозащищенный двигатель (TEXP)

Взрывозащищенный корпус полностью закрыт и сконструирован так, чтобы выдерживать взрыв газа или пара внутри него. Это также предотвращает возгорание газа или пара, окружающего машину, в результате искр, вспышек или взрывов, которые могут возникнуть внутри корпуса машины.

Защита и номинальные характеристики

Защита двигателя

Типичный метод пуска трехфазного асинхронного двигателя — подключение двигателя непосредственно к линии электропередачи. Линейный пуск двигателя осуществляется трехфазным контактором. Для надлежащей защиты двигателя от продолжительных условий перегрузки устанавливаются устройства защиты двигателя от перегрузки, обычно в том же корпусе, что и трехфазный контактор. Эти перегрузки (OL) работают как нагревательные элементы — нагревая до точки размыкания цепи и механически разъединяя цепь (Рисунок 3-31).

Рисунок 3-31. Линия запуска двигателя
Перегрузки можно приобрести с определенным временем, заложенным в элемент. Классы 10, 20 и 30 — обычные рейтинги для промышленного использования. Перегрузка класса 10 означает, что перегрузка допускает пусковой ток 600% в течение 10 с перед размыканием цепи. Перегрузки класса 20 допускают пусковой ток 600% в течение 20 с, а класс 30 допускает работу 30 с. Ток, потребляемый типичным асинхронным двигателем, а также создаваемый крутящий момент можно увидеть на Рисунке 3-32.
Линейный пуск асинхронного двигателя, как показано на Рис. 3-32, позволит двигателю развивать номинальный крутящий момент, как только будет нажата кнопка пускателя двигателя. Это связано с тем, что двигатель через линию имеет преимущество полного напряжения, тока и частоты (Гц). Пока входная мощность имеет номинальное значение, двигатель будет развивать крутящий момент, как показано на рисунке 3-32, от нуля до базовой скорости.

Рисунок 3-32. Крутящий момент двигателя и пусковой ток (линейный пуск)
Если соотношение напряжения к герцам сохраняется, то двигатель развивает номинальный крутящий момент, который он был разработан.Это соотношение можно увидеть на рисунке 3-33 и обозначено как отношение вольт на герц (В / Гц).

Рисунок 3-33. Соотношение вольт на Гц (В / Гц)
Как видно на Рисунке 3-33, соотношение В / Гц рассчитывается простым делением входного напряжения на герцы. Эта характеристика является важной составляющей конструкции привода переменного тока, которая будет рассмотрена в следующей теме.
Могут быть приложения, в которых полный крутящий момент нежелателен при запуске двигателя: например, конвейерное приложение на линии розлива.Если подающий конвейер имеет открытые полные бутылки на конвейере, полный крутящий момент при запуске конвейера будет не очень хорошей ситуацией. (Из бутылок выльется все свое содержимое.) В подобных случаях потребуется запуск с пониженным крутящим моментом. Также бывают случаи, когда полное напряжение и
герц, что вызывает 600% пусковой ток, могут вызвать серьезное падение мощности в системе электроснабжения. Примером могут служить двигатели высокой мощности, подключенные к компрессорам. В этих случаях потребуется запуск при пониженном напряжении.Если напряжение меньше номинального значения, двигатель не будет развивать номинальный крутящий момент (в соответствии с соотношением В / Гц, указанным на Рисунке 3-32). Уменьшение соотношения В / Гц также снижает пусковой ток, что означает меньший провал мощности.
Уменьшение пускового тока может быть выполнено любым из следующих способов.

Первичный резистор или реактивное сопротивление

Метод первичного резистора или реактивного сопротивления использует последовательное реактивное сопротивление или сопротивление для уменьшения тока в течение первых секунд.По истечении заданного временного интервала двигатель подключается напрямую через линию. Этот метод можно использовать с любым стандартным асинхронным двигателем.

Автотрансформатор

В методе автотрансформатора используется автотрансформатор для прямого понижения напряжения и тока в течение первых нескольких секунд. По истечении заданного временного интервала двигатель подключается напрямую через линию. Этот метод также можно использовать с любым стандартным асинхронным двигателем.

звезда-треугольник

По методу звезда-треугольник напряжение подается на соединение Y, чтобы уменьшить ток в течение первых нескольких секунд.По истечении заданного временного интервала двигатель подключается в треугольном режиме, допускающем полный ток. Этот тип асинхронного двигателя должен иметь соединение обмоток звезда-треугольник.

Частичная обмотка

В методе частичной обмотки используется конструкция двигателя с двумя отдельными цепями обмоток. При запуске задействуется только одна цепь обмотки, и ток снижается. По истечении заданного временного интервала вся обмотка двигателя подключается напрямую через линию. Этот тип двигателя должен иметь две отдельные цепи обмотки.Чтобы избежать перегрева и повреждения обмотки, время между подключением первой и второй обмоток ограничено максимум 4 секундами.

Номинальные характеристики двигателя

При рассмотрении номинальных значений необходимо также рассмотреть некоторые конструктивные особенности асинхронного двигателя. Классификация конструкции, характеристики и номиналы асинхронных двигателей теперь будут подробно рассмотрены.
Из-за разнообразия требований к крутящему моменту NEMA разработала различные «конструкции» для почти любого применения.Эти конструкции учитывают пусковой ток и скольжение, а также крутящий момент. Эти классы конструкции двигателя не следует путать с различными классами изоляции проводов, которые также обозначаются буквами.

В таблице 3-3 указаны различные классификации проектов NEMA и подходящие приложения.

Таблица 3-3.Расчет крутящего момента NEMA для многофазных двигателей

Рисунок 3-34 показывает относительную разницу в крутящем моменте для конкретного класса конструкции двигателя по NEMA. Все указанные двигатели запущены.
Как видно на Рисунке 3-34, основные различия заключаются в пусковом моменте и возможностях максимального или аварийного момента.

КПД

КПД двигателя — это просто отношение выходной мощности к входящей, выраженное в процентах.

На рис. 3-35 показано общее соотношение между током, скольжением, КПД и коэффициентом мощности.

Рисунок 3-34. Сравнение конструкций NEMA (характеристики скорости / крутящего момента)
Как правило, КПД двигателя относительно не меняется от номинальной нагрузки до 50% номинальной нагрузки. Некоторые двигатели демонстрируют пиковый КПД около 75% от номинальной нагрузки.

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности (P.F.) — это отношение реальной мощности к полной, или кВт / кВА. Киловатты (кВт) измеряются ваттметром, а киловольт-амперы (кВА) измеряются вольтметром и амперметром.Коэффициент мощности, равный единице (1,0) или единице, является идеальным. Коэффициент мощности самый высокий около номинальной нагрузки, как показано на Рисунке 3-35. Коэффициент мощности при нагрузке 50% значительно меньше и продолжает резко снижаться до нулевой скорости.
Рисунок 3-35. Соотношение скорости, скольжения, КПД и коэффициента мощности

Текущий розыгрыш

Потребление тока в амперах пропорционально фактической нагрузке на двигатель в области номинальной нагрузки. При других нагрузках потребление тока имеет тенденцию быть более нелинейным (рисунок 3-35).

Заторможенный ротор (кВА / л.с.)

Другой номинал, указанный на паспортных табличках двигателя, — это кВА с заторможенным ротором на 1 л.с. (Некоторые производители используют обозначение «усилители с заблокированным ротором».) На паспортной табличке отображается буква, соответствующая различным номинальным значениям кВА / л.с. См.

Буквенные обозначения в таблице 3-4.

Таблица 3-4. Заторможенный ротор, кВА на л.с.

Коды на паспортной табличке являются хорошим индикатором пускового тока в амперах.Нижняя кодовая буква указывает на низкий пусковой ток, а высокая кодовая буква указывает на высокий пусковой ток для определенной номинальной мощности двигателя. Расчет пускового тока можно выполнить по следующей формуле:

Пример: Каков приблизительный пусковой ток двигателя 10 л.с., 208 В с буквенным кодом на паспортной табличке «K»?
Решение: Из Таблицы 3-4 значение кВА / л.с. для буквенного обозначения «K» составляет от 8,0 до 8,9. Взяв число примерно посередине и подставив в формулу, мы получим:

Следовательно, пусковой ток составляет примерно 236 ампер.Пусковой ток важен, потому что покупатель двигателя должен знать, какую защиту (от перегрузки) обеспечить. В установку также должны входить линии электропередач достаточного размера, чтобы выдерживать требуемые токи, и предохранители надлежащего размера.

Системы изоляции

Изоляционная система — это группа изоляционных материалов вместе с проводниками и несущей конструкцией двигателя. Системы изоляции делятся на классы в соответствии с тепловым рейтингом системы.В двигателях используются четыре класса систем изоляции: классы A, B, F и H. Не путайте эти классы изоляции с конструкциями двигателей, которые обсуждались ранее. Эти классы дизайна также обозначаются буквами.
Еще один фактор, вызывающий недоумение, — это классы напряжения системы изоляции обмоток статора. Эти классы также обозначаются, например, классами B, F и H. NEMA, стандарт MG1, часть 31 указывает классы изоляции по напряжению относительно использования в приводах переменного тока. Подробный обзор характеристик изоляции напряжения двигателя будет сделан в теме 4.
На этом этапе мы рассмотрим классы температурной изоляции, обычные для стандартных промышленных асинхронных двигателей, работающих на линии.
Класс A. Изоляция класса A — это изоляция, испытания которой показали, что соответствующая термическая стойкость существует при эксплуатации при температуре 105 ° C. Типичные используемые материалы включают хлопок, бумагу, ячеистые ацетатные пленки, проволоку с эмалевым покрытием и аналогичные органические материалы, пропитанные подходящими веществами.
Класс B. Изоляция класса B — это изоляция, испытания которой показали, что подходящая термическая стойкость существует при эксплуатации при температуре 130 ° C.Типичные материалы включают слюду, стекловолокно, асбест и другие материалы, не обязательно неорганические, с совместимыми связующими веществами, имеющими подходящую термическую стабильность.
Класс F. Изоляция класса F — это изоляция, испытания которой показали, что соответствующая термическая стойкость существует при эксплуатации при температуре 155 ° C. Типичные материалы включают слюду, стекловолокно, асбест и другие материалы, не обязательно неорганические, с совместимыми связующими веществами, имеющими подходящую термическую стабильность.
Класс H.Изоляция класса H — это изоляция, испытания которой показали наличие соответствующей термической стойкости при эксплуатации при температуре 180 ° C. Типичные используемые материалы включают слюду, стекловолокно, асбест, силиконовый эластомер и другие материалы, не обязательно неорганические, с совместимыми связующими веществами, такими как силиконовые смолы, имеющие подходящую термическую стабильность.

Обычные условия обслуживания

При эксплуатации в пределах установленных NEMA «обычных условий эксплуатации» стандартные двигатели будут работать в соответствии со своими номинальными характеристиками.
Для условий эксплуатации, отличных от обычных, необходимо учитывать перечисленные ниже меры предосторожности.
Температура окружающей среды или помещения не выше 40 ° C. Если температура окружающей среды превышает 40 ° C (104 ° F), коэффициент эксплуатации двигателя необходимо уменьшить или использовать двигатель большей мощности. Двигатель большего размера будет загружен ниже полной мощности, поэтому повышение температуры будет меньше, а перегрев — меньше. (Примечание: коэффициент обслуживания относится к номинальной мощности двигателя и указывает допустимую нагрузку на мощность, которую может выдерживать двигатель.Например, коэффициент обслуживания 1,15 позволит двигателю потреблять 15% перегрузочной мощности.)
Высота не превышает 3300 футов (1000 метров). Двигатели, имеющие системы изоляции класса A или B и имеющие повышенную температуру в соответствии с NEMA, могут удовлетворительно работать на высотах выше 3300 футов. Однако в местах выше 3300 футов снижение температуры окружающей среды должно компенсировать повышение температуры, как показано в Таблице 3-5.

Таблица 3-5. Температура в зависимости от высоты

Двигатели с эксплуатационным коэффициентом 1,15 или выше будут удовлетворительно работать при единичном эксплуатационном коэффициенте и температуре окружающей среды 40 ° C на высоте от 3300 футов до 9000 футов.
Колебания напряжения. Колебания напряжения не более чем на ± 10% от напряжения, указанного на паспортной табличке:
Работа за пределами этих пределов или несбалансированное напряжение может привести к перегреву или потере крутящего момента и может потребовать использования двигателя большей мощности.
Частотные колебания. Изменение частоты не более чем на ± 5% от частоты, указанной на паспортной табличке: Работа вне этих пределов приводит к значительному изменению скорости, перегреву и снижению крутящего момента.
Комбинация 10% изменения напряжения и частоты при условии, что изменение частоты не превышает 5%.
Монтажная поверхность и расположение. Монтажная поверхность должна быть жесткой и соответствовать спецификациям NEMA. Расположение дополнительных кожухов не должно серьезно мешать вентиляции двигателя.

Типы двигателей переменного тока

Введение

Двигатели переменного тока

можно разделить на две основные категории — асинхронные и синхронные. Асинхронный двигатель, вероятно, является наиболее распространенным типом асинхронного двигателя (это означает, что скорость зависит от скольжения). При рассмотрении асинхронных двигателей есть два номинальных значения — NEMA и IEC.
Другой тип асинхронного двигателя — двигатель с фазным ротором. Этот тип двигателя имеет регулируемые скорость и крутящий момент благодаря добавлению вторичного сопротивления в цепи ротора.Третий тип популярных асинхронных двигателей — это однофазные двигатели. Однофазные двигатели переменного тока не будут охвачены из-за их ограниченного использования в промышленных приложениях при подключении к частотно-регулируемым приводам.
Синхронный двигатель по своей сути является двигателем с постоянной скоростью, когда он работает напрямую от линии. Этот тип двигателя работает синхронно с частотой сети. Два типа синхронных двигателей: невозбужденные и возбужденные постоянным током.
Основные принципы асинхронных двигателей переменного тока были описаны ранее.В этом разделе мы уделим внимание обозначениям, номинальным характеристикам и конструкции двигателей.

Стандартные асинхронные двигатели переменного тока (NEMA и IEC)

Двигатели с рамой

NEMA широко используются в промышленности США. Эта конструкция двигателя была разработана до 1950-х годов и хорошо подходит для многих типов устройств с фиксированной скоростью. В 1952 и 1964 годах NEMA провело оценку стандартных размеров рамы и пересмотрело стандарты рамы. Результатом стали моторные рамы меньшего диаметра (например, исходная рама 326 до 1952 года, рама 284U в 1952 году, рама 256T в 1964 году).По мере проведения переоценки размеры (номера) корпуса были уменьшены, как и количество железа в статоре. При меньшем количестве железа в статоре достигается меньшая перегрузочная способность по сравнению с U-образной рамой или оригинальным размером.
Однако рамы меньшего диаметра обеспечивают большую эффективность и более быструю реакцию на изменения магнитного потока. Рисунок 3-36 показывает конструкцию стандартного асинхронного двигателя переменного тока. Идентифицированы все основные компоненты двигателя.
Следует отметить, что все стандартные двигатели имеют небольшую прямоугольную прорезь, продольную прорезанную в валу, называемую шпоночным пазом или шпоночным пазом.В этот паз входит прямоугольный кусок стали конической формы, называемый ключом. Шпонка вставляется в шпоночный паз и плотно прижимается для механического соединения вала и муфты или соединительного устройства, такого как шкив или шестерня.
Как видно на рис. 3-36, асинхронный двигатель — довольно простое устройство. Однако для создания небольших допусков и воздушных зазоров, которые позволят добиться максимальной эффективности и выработки крутящего момента, требуется точная инженерия.

Рисунок 3-36. Конструкция асинхронного двигателя переменного тока
Асинхронный двигатель переменного тока (многофазный асинхронный двигатель) можно разделить на пять классификаций в соответствии с NEMA.Характеристики скорости / крутящего момента для каждой классификации были представлены в предыдущем разделе. Здесь будет представлено краткое описание каждой классификации с последующим сравнением с двигателями корпуса IEC.
• NEMA, конструкция A: Этот тип двигателя имеет высокий крутящий момент пробоя по сравнению с двигателями NEMA конструкции B. Эти двигатели обычно разрабатываются для специального использования, с характеристикой скольжения обычно менее 5%.
• NEMA, конструкция B: этот тип двигателя предназначен для общего использования и составляет наибольшую долю проданных асинхронных двигателей.Типичное скольжение для двигателя конструкции B составляет 3-5% или меньше.
• NEMA, исполнение C: этот тип двигателя имеет высокий пусковой момент, относительно нормальный пусковой ток и низкое скольжение. Тип нагрузки, применяемой к конструкции C, — это нагрузка, при которой отрывные нагрузки высоки при запуске. Однако нагрузки обычно работают при номинальном значении с очень небольшой потребностью в перегрузке.
• Конструкция D NEMA: этот тип двигателя имеет высокий пусковой момент, высокое скольжение, а также низкую скорость при полной нагрузке. Благодаря высокому скольжению (513%) скорость может легко колебаться из-за изменений нагрузки.
• NEMA, конструкция E: Этот тип двигателя известен высоким КПД и используется в основном там, где требования к пусковому моменту низкие. Вентиляторы и центробежные насосы составляют основную часть применений, в которых используются двигатели этого типа.
На рис. 3-37 показаны конструкции NEMA и сравнение конструкции с номинальным пусковым током и скоростью.
Как показано на Рисунке 3-37, хотя конструкция E может иметь самый высокий КПД, она также имеет самый высокий пусковой ток — около 800%. Этот факт необходимо учитывать при выборе подходящих нагревательных элементов для защиты от перегрузки.Большинство стандартных асинхронных двигателей имеют пусковой ток, близкий к 600%.

Рисунок 3-37. Зависимость тока от скорости для двигателей NEMA
Хотя двигатели NEMA рассчитываются в лошадиных силах, бывают случаи, когда двигатель указывается на основе его типоразмера. NEMA предлагает стандартные обозначения рам вплоть до 445T. Выше этого рейтинга производители двигателей могут предоставлять свои собственные стандарты и обозначать номинальные параметры двигателя как превышающие рейтинги NEMA.
Существуют двигатели стандартных размеров, в зависимости от заданной мощности или базовой скорости.NEMA обозначает расстояние от стопы до средней линии как показатель размера рамы. Также имеется обозначение диаметра рамы. На Рисунке 3-38 показан асинхронный двигатель переменного тока с указанием типоразмера.

Рисунок 3-38. Обозначение двигателя с рамой 324
Используя в качестве примера двигатель с рамой 324 Т, разработчик двигателя определяет расстояние от оси вала до опоры равным 8 дюймам. Чтобы вычислить расстояние от оси вала до опоры, разделите первые две цифры номера рамы на 4 (32 -f- 4 = 8 дюймов).Обладая этой информацией, инженер по применению может спроектировать машину с учетом размеров двигателя. Это также помогает сравнивать один двигатель с двигателем другого производителя. Все размеры двигателя стандартные.
Поскольку размеры двигателя являются стандартными, то же самое относится и к номинальным характеристикам двигателя. Как и в случае двигателей постоянного тока, паспортные таблички двигателей переменного тока содержат всю необходимую информацию для эффективного использования двигателя. Рисунок 3-39 представляет собой пример типовой паспортной таблички двигателя переменного тока.

Рисунок 3-39. Паспортная табличка электродвигателя переменного тока
• Рама: Показывает номинальную мощность рамы на определенную мощность с учетом номинального напряжения и частоты (пример: рама 256T).
• HP: Доступная мощность в лошадиных силах при указанном номинальном напряжении и частоте.
• Напряжение, фаза и частота: обозначения номинального напряжения, фазы и частоты в герцах. Многие промышленные двигатели рассчитаны на два напряжения. Это означает, что их можно подключать к двум разным линиям напряжения. Рабочее напряжение обозначается либо перемычками, либо конфигурациями проводов, которые укомплектованы в распределительной коробке. Обычно двигатели с рамой NEMA рассчитаны на работу с частотой 60 Гц.
• FL Amps: Номинальный ток двигателя в амперах.На некоторых паспортных табличках номинальный ток указан как FLA (ток полной нагрузки). Это будет означать, что двигатель будет потреблять указанные значения тока при номинальном напряжении, частоте и нагрузке. Если это двигатель с двойным напряжением, будут указаны два значения ампер. Первое значение будет совпадать с первым заявленным значением напряжения. Второе значение будет совпадать со вторым значением напряжения в списке. (Пример: двигатель 230/460 В может указывать на паспортной табличке ток 68/34 А. Двигатель потребляет в два раза больше тока при подключении 230 В по сравнению с подключением 460 В.)
• об / мин: это скорость двигателя в об / мин при базовой скорости. Базовая скорость обозначается как номинальное напряжение, частота и нагрузка. Из-за меньшего скольжения скорость ненагруженного двигателя повысится с этой скорости до скорости, близкой к синхронной.
• Конструкция и класс изоляции: класс конструкции указывает обозначение NEMA для A, B, C, D или E. Как правило, класс изоляции указывает на температурную стойкость изоляции обмотки статора. Например, обычное обозначение изоляции класса B допускает максимальное повышение температуры до 130 ° C (266 ° F).Изоляция класса H допускает повышение температуры до 180 ° C (356 ° F). Повышение температуры означает увеличение температуры выше нормального номинального значения температуры окружающей среды 40 ° C (104 ° F).
В настоящее время двигатели включают дополнительную классификацию по электрической прочности изоляции обмотки статора (называемой диэлектрической прочностью). Двигатели переменного тока, применяемые в частотно-регулируемых приводах, подвержены риску возможного повреждения изоляции из-за технологии преобразования энергии в приводе.Напряжение, превышающее допустимое, может вызвать микроскопические отверстия для штифтов в изоляции, что может привести к обрыву фазы и возможному отказу двигателя. Двигатели, предназначенные для работы с инвертором, обладают прочностью электрической изоляции, чтобы избежать отказа из-за проблем с приводной техникой. Стандарты
NEMA MG-1, часть 31 указывают, что двигатели, работающие от приводов с напряжением 600 В или менее, должны выдерживать пиковое напряжение 1600 В. Длина кабеля двигателя и несущая частота привода (переключателя) также играют роль в возможном повреждении прочность изоляции двигателя.Двигатели с изоляцией от 1200 В или 1000 В не следует использовать с приводами переменного тока, если не приняты дополнительные меры предосторожности. Специальные выходные фильтры привода уменьшат воздействие высоких пиковых напряжений и снизят риск нарушения изоляции.
При возникновении вопросов относительно прочности изоляции обмоток всегда следует консультироваться с производителем двигателя. Производитель может дать рекомендации относительно дополнительных мер безопасности, которые могут потребоваться для увеличения срока службы двигателя при подключении к приводу.
• Долг и С.Ф. (Фактор обслуживания): Большинство стандартных двигателей переменного тока указывают режим работы как «непрерывный» или «прерывистый». Сервисный коэффициент двигателя
— это множитель или дополнительная безопасная силовая нагрузка выше номинальной. Двигатели с малой долей лошадиных сил могут иметь коэффициент обслуживания 1,4, в то время как двигатели со встроенной мощностью более крупных могут иметь коэффициент обслуживания только 1,15. Например, 1.15 S.F. будет указывать на возможность двигателя на 15% дополнительной выходной мощности выше номинальной. А 1.4 S.F. будет указывать на 40% дополнительной выходной мощности.
• Эффективность и окружающая среда: Многие двигатели могут иметь обозначение повышенной эффективности. Кроме того, можно указать фактическое число, например 89,5. Эффективность тесно связана с классификацией NEMA, такой как конструкция A, B, C и т. Д. Производитель двигателя получит рейтинг от независимого агентства по испытаниям. Температура окружающей среды — это максимальная нормальная рабочая температура, ниже значения, указанного в классе температурной изоляции.
Не все двигатели переменного тока содержат все перечисленные выше данные.Но на всех паспортных табличках двигателей будет указана самая важная информация, такая как напряжение, частота, ток и частота вращения. Эта информация требуется приводу переменного тока, чтобы привод мог согласовать внутреннюю диагностику с данными двигателя.
На некоторых паспортных табличках двигателей указана электрическая схема для обмоток с двойным напряжением; у других внутри распределительной коробки есть наклейка или этикетка с указанием проводных соединений. Некоторые из новых двигателей, производимых сегодня, показывают диэлектрическую прочность изоляции или конструкции крепления.

Рейтинги IEC

На этом этапе было бы полезно кратко просмотреть характеристики двигателей IEC, а затем сравнить IEC с NEMA. Сегодня рынок двигателей стал более глобальным, и двигатели с рейтингом IEC на оборудовании, экспортируемом из Европы.
IEC — это аббревиатура от Международной электротехнической комиссии. IEC, как и NEMA, устанавливает и публикует механические и электрические стандарты для двигателей. Многие стандарты IEC были национализированы для конкретной страны, например Германии, Великобритании или Франции.
Хотя в стандартах NEMA и IEC используются разные термины, они по сути схожи по номинальным характеристикам и во многих случаях являются взаимозаменяемыми. Стандарты NEMA, вероятно, более консервативны, что позволяет интерпретировать их при проектировании. Стандарты IEC более конкретны и разделены на категории. Обычно они более точны.
И IEC, и NEMA используют буквенные коды для обозначения механических размеров. Они также используют кодовые буквы для обозначения общего размера кадра. Коды размеров NEMA и IEC не являются взаимозаменяемыми, равно как и размеры кадра (за исключением кадра 56, который одинаков в NEMA и IEC).
Как и ожидалось, обозначения NEMA указаны в дюймах и лошадиных силах, тогда как обозначения IEC указаны в миллиметрах и киловаттах. NEMA перечисляет несколько обозначений и описаний корпусов, тогда как IEC использует числа.
IEC перечисляет два числа: первое число указывает защиту от твердых предметов; вторая цифра указывает на защиту от попадания воды. Буквы «IP» на корпусе обозначают степень защиты от проникновения. (Пример: IP55. Первая цифра «5» означает полную защиту, включая пыленепроницаемость, а вторая цифра «5» означает защиту от воды, распыляемой из сопла с любого направления.Этот тип двигателя считается режимом промывки.)
NEMA перечислит тип корпуса, чтобы указать конкретный метод охлаждения, используемый в двигателе. Однако IEC будет использовать буквенно-цифровой код для обозначения способа охлаждения двигателя. (Пример: IC40. «4» обозначает охлаждение корпуса, а «0» обозначает конвекционное охлаждение без вентилятора.) Классы температурной изоляции идентичны, независимо от того,

NEMA или IEC.

Двигатели

IEC указаны как «50 Гц», а не как «60 Гц» согласно NEMA.«Электродвигатель IEC с частотой 50 Гц обычно удовлетворительно работает на частоте 60 Гц, если напряжение увеличивается в той же пропорции, что и частота. (Пример: от 50 Гц при 380 В до 60 Гц при 460 В) Скорость двигателя будет на 1/6 выше, чем при 50 Гц. Однако работа двигателя с частотой 50 Гц при более низком напряжении в США 230 В может не работать удовлетворительно без снижения номинальных характеристик (требуя от двигателя передачи крутящего момента на 15 или 20% меньше номинального значения, указанного на паспортной табличке, из-за нагрева двигателя).
При применении двигателя IEC вместо двигателя NEMA всегда разумно обратиться к таблице номинальных характеристик двигателя для сравнения.Рейтинги NEMA включают фактор перегрузки, тогда как IEC строго определяет двигатели с минимальной перегрузочной способностью или без нее.

Ротор с обмоткой

Характеристики скорости и крутящего момента асинхронного двигателя переменного тока в основном определяются конструкцией, количеством полюсов и подаваемой мощностью от сети. Напротив, версия асинхронного двигателя с фазным ротором действительно имеет регулируемые характеристики скорости и крутящего момента. В цепь ротора вставляются разные значения сопротивления, чтобы получить различные параметры производительности.
Двигатели с фазным ротором обычно запускаются с вторичным сопротивлением, подключенным к цепи ротора. Сопротивление уменьшается, чтобы двигатель мог увеличивать скорость. Этот тип двигателя может развивать значительный крутящий момент и в то же время ограничивать ток заблокированного ротора. Вторичное сопротивление может быть рассчитано на непрерывную работу на пониженных скоростях. Особое внимание необходимо уделить отводу тепла на пониженных скоростях из-за пониженного эффекта охлаждения и высоких инерционных нагрузок.На рисунке 3-40 показана электрическая схема двигателя с фазным ротором.

Рисунок 3-40. Схема двигателя с фазным ротором
Преимущества этого типа двигателя заключаются в более низком пусковом токе (менее 600%) при высоком пусковом моменте. Этот тип двигателя также обеспечивает плавное ускорение и простоту управления.
Недостатком этого типа двигателя является низкий КПД. Внешнее сопротивление вызывает большое падение оборотов в минуту из-за небольшого изменения нагрузки. Скорость можно снизить до 50% от номинального значения.Другой недостаток заключается в том, что относительная стоимость этого двигателя может быть значительно выше, чем у эквивалентного трехфазного асинхронного двигателя.
Синхронные двигатели
Трехфазный синхронный двигатель переменного тока — это уникальный и специализированный тип двигателя. Без сложного электронного управления этот тип двигателя по своей сути является двигателем с фиксированной скоростью. Этот тип двигателя используется в приложениях, где важна постоянная скорость. Это также происходит в тех случаях, когда требуется коррекция коэффициента мощности, поскольку он может работать с опережающим или единичным коэффициентом мощности.Синхронный двигатель — это высокоэффективное средство преобразования электрической энергии переменного тока в механическую.
Синхронный двигатель можно рассматривать как трехфазный генератор переменного тока, работающий в обратном направлении. Постоянный ток подается непосредственно на ротор для создания вращающегося электромагнитного поля. Обмотки статора соединены по схеме «звезда» или «треугольник». На рис. 3-41 показана схема синхронного двигателя.
Следует отметить, что синхронный двигатель имеет «намотанный» ротор, который подключен к системе щеточного узла, подключенной к источнику постоянного тока.В действительности синхронные двигатели практически не имеют пускового момента. Для первоначального запуска двигателя необходимо использовать внешнее устройство.
Для первоначального запуска синхронного двигателя обычно используются такие устройства, как вспомогательный двигатель / генератор постоянного тока или демпферные обмотки. Двигатель сконструирован таким образом, что он будет вращаться с той же скоростью, что и вращающееся поле статора. При синхронной скорости вращения ротора и статора равны, поэтому двигатель не имеет скольжения. При нагрузке на вал скольжение увеличивается и

Рисунок 3-41.Схема синхронного двигателя переменного тока Двигатель
реагирует с повышенным крутящим моментом, что увеличивает скорость обратно до «синхронизма».
Синхронные двигатели с дробным номиналом обычно самовозбуждаются с помощью демпферных обмоток. Синхронные двигатели большой мощности обычно возбуждаются постоянным током с помощью внешнего двигателя / генератора постоянного тока.

Многополюсные двигатели

Многополюсные двигатели можно рассматривать как многоскоростные. Как указывалось ранее, скорость является прямым результатом количества пар полюсов.При 60 Гц четырехполюсный двигатель будет иметь синхронную скорость 1800 об / мин. При тех же 60 Гц двухполюсный двигатель будет иметь двойную синхронную скорость — 3600 об / мин. Обычно асинхронный двигатель переменного тока имеет только один набор пар полюсов — 2, 4, 6 или 8 полюсов или более. Однако специально разработанные многоскоростные двигатели будут намотаны для подключения двух разных пар полюсов.
Большинство многополюсных двигателей будут двухскоростными или двухскоростными. По сути, распределительная коробка должна содержать два набора конфигураций проводки: один для низкоскоростной и один для высокоскоростной обмоток.Обмотки включаются двухпозиционным переключателем или электрическими контактами. Переключатель или контакты будут подключать низкоскоростную или высокоскоростную обмотку к трехфазному источнику питания.
Этот тип конфигурации двигателя обеспечивает определенную гибкость при производстве. Возможно, низкоскоростная намотка будет использоваться для производственного процесса, происходящего на подающем конвейере. После завершения процесса и замыкания концевого выключателя этот же конвейер будет перемещать продукт на высокой скорости в секцию упаковки и этикетирования.Есть много других применений в промышленности, упаковке, пищевой промышленности и HVAC, где двухскоростные двигатели могут быть преимуществом. Возможным недостатком этого типа двигателя является дополнительная стоимость некоторых типов внешнего управления переключателем.

Специальные двигатели

Общие принципы работы — шаговый

Шаговый двигатель — это двигатель, в котором электрические импульсы преобразуются в механические движения. Например, стандартный двигатель постоянного тока вращается непрерывно; но шаговый двигатель вращается с фиксированными приращениями при каждом включении.Стандартный двигатель постоянного тока будет считаться аналоговым устройством, а шаговый двигатель — цифровым.
Размер шага или угол шага определяется конструкцией двигателя или типом подключенного контроллера. (Примечание: угол шага определяется в долях от 360 °, что соответствует одному полному обороту вала.) Например, разрешение шага в 90 ° будет составлять четыре шага на оборот (оборот). Разрешение 15 ° означает 12 шагов на оборот, а 1,8 ° означает 200 шагов на оборот.Двигатели Microstep способны совершать тысячи шагов на оборот.
Из-за их точности вращения, шаговые двигатели используются в системах управления, где положение имеет решающее значение. Во многих высокоточных приложениях для подтверждения фактического положения вала двигателя используется энкодер или устройство обратной связи по положению. Для шаговых двигателей
требуется приводной комплект с электронным контроллером, источником питания и устройством обратной связи, если это необходимо. На рисунке 3-42 показан принцип конструкции шагового двигателя.
Шаговый двигатель — это двухфазный двигатель. Индексатор подает импульсы шага и направления на контроллер привода (усилитель). Величина тока для каждой фазы определяется контроллером, который затем используется как выходной сигнал для шагового двигателя. Шаговый двигатель приводится в действие импульсами, которые определяют «шаги» вала двигателя. Частота этих шагов определяет скорость двигателя.
Наиболее распространенными типами шаговых двигателей, вероятно, являются постоянный магнит (PM) и переменное магнитное сопротивление (VR).Схема на рисунке 342 представляет собой один из типов шагового двигателя с постоянными магнитами. Его можно рассматривать как конструкцию, аналогичную синхронному асинхронному двигателю.
Ротор движется синхронно с обмотками статора, когда обмотки находятся под напряжением. Если на обмотки постоянно подается питание от двухфазного источника питания, то двигатель по существу будет действовать как низкоскоростной синхронный двигатель. Как видно на рис. 3-42, ротор PM окружен двухфазным статором. Секции ротора смещены на 1/2 шага зуба (180 °) от

Рисунок 3-42.Схема шаговых двигателей ПМ
друг друга. Когда напряжение вращается по часовой стрелке, от фазы A к фазе B, набор магнитов ротора выравнивается с магнитным полем статора. Таким образом, ротор повернется на один шаг. Если по какой-то причине обе фазы находятся под напряжением одновременно, ротор займет положение посередине между полюсами статора. Если бы это произошло, двигатель считался бы полушаговым.
Шаговый двигатель типа VR в основном сконструирован так же, как и двигатель с постоянными магнитами.Отличие в том, что у типа VR нет магнитов в роторе. Однако он может содержать 2-, 3- или 4-фазные обмотки статора. Двигатель будет работать аналогично асинхронному двигателю, при этом ротор будет совмещен с полюсом статора, на который подается напряжение.
Шаговый двигатель — это, по сути, бесщеточный двигатель. Он может обеспечивать высокий крутящий момент при нулевой скорости без отклонения положения вала. Направление двигателя можно изменить, изменив направление импульсов с контроллера.Устройство имеет низкую инерцию, как и у серводвигателя, благодаря обмоткам статора и ротору с постоянными магнитами.
Шаговые двигатели следует учитывать по нескольким причинам. Периодически, возможно на низких скоростях, этот тип двигателя демонстрирует колебания на каждом шаге. Это вызвано тем, что полюса ротора ищут следующее доступное магнитное поле. Часто магнитные поля ротора и статора не совпадают, обычно при включении питания. Кроме того, двигатель, контроллер и нагрузка должны быть согласованы, чтобы минимизировать колебания.Шаговые двигатели, как правило, нагреваются сильнее стандартных асинхронных двигателей. Это происходит из-за формы импульса от контроллера, особенно на низкой скорости
, при наличии высоких уровней тока (результат реакции высокого крутящего момента на низкой скорости).

Двигатели переменного тока Vector

Этот тип двигателя является особым типом, который можно использовать с векторным приводом переменного тока или векторным магнитным потоком. Принципы работы этого двигателя в основном идентичны стандартному асинхронному двигателю переменного тока. Поскольку этот двигатель работает от привода с векторным магнитным потоком, требуются особые конструктивные характеристики.
Векторное управление в основном означает требование полного крутящего момента при нулевой скорости. В таких приложениях, как лифты, подъемники и лыжные подъемники, двигатель обычно запускается при номинальной нагрузке. Если устройство представляет собой кабину лифта, положение устройства не может измениться при запуске двигателя. Если бы использовался стандартный асинхронный двигатель, ему пришлось бы «проскальзывать», чтобы развить крутящий момент. В процессе развития «пробуксовки двигателя» кабина лифта могла упасть на несколько футов, прежде чем двигатель смог развить достаточный крутящий момент, чтобы переместить ее вверх.Векторный двигатель специально разработан для работы с чрезвычайно низким скольжением и способен справляться с выделением тепла, обеспечивая полный крутящий момент при нулевой скорости.
Общий принцип работы заключается в анализе двигателя с точки зрения векторов напряжения и магнитного потока. Ротор делится на 360 ° вращения, что составляет один полный оборот. Вектор — это направление и количество определенной величины в цепи двигателя — в данном случае магнитный поток ротора или статора. Соотношение между магнитным потоком ротора и статора показано на Рисунке 3-43.

Рисунок 3-43. Взаимосвязь вектора двигателя — поток статора и ротора
Крутящий момент в асинхронном двигателе определяется соотношением магнитного потока ротора и статора. Развиваемый физический крутящий момент является побочным продуктом величины векторов магнитного потока статора и ротора. Поток статора зависит от входного напряжения двигателя. (Векторы напряжения обозначены на рисунке буквами от U1 до U6.) Мы могли бы рассмотреть пунктирную кривую, устанавливающую диапазон крутящего момента
, развиваемый в двигателе. Устройство, которое будет управлять величиной генерируемого статора и потока ротора, будет считаться приводом переменного тока с векторным или векторным потоком.
Векторный двигатель в большинстве случаев должен иметь приспособления для установки устройства обратной связи на конце вала. Устройство обратной связи (энкодер или резольвер) отправляет информацию обратно в систему управления приводом, указывая, где именно находится положение ротора. Эта информация нужна системе управления приводом для расчета и генерации В / Гц. Затем двигатель использует сигнал В / Гц для генерации векторов магнитного потока, показанных на рисунке.
Векторное управление, управление приводом и устройства обратной связи будут обсуждаться в теме 4 (раздел «Приводы переменного тока») и теме 5 (раздел «Управление по замкнутому контуру»).Сегодня этот тип технологий определенно пользуется большим спросом во всей отрасли. Использование векторного управления двигателем (контроль крутящего момента) позволяет производственным системам повысить точность и производительность. Базовая конструкция асинхронного двигателя переменного тока не сильно изменилась за последние несколько десятилетий. Магнетизм — это магнетизм. Однако сейчас рейтинги более точные, чем несколько десятилетий назад. Эффективность определенно выше, чем несколько десятилетий назад. Есть производители приводов переменного тока, которым требуется комбинация привода с векторным магнитным потоком и двигателя — согласованного набора.Тем не менее, направление промышленности заключается в том, чтобы иметь возможность использовать комбинацию оборудования поставщиков для достижения желаемых результатов.

Двигатели переменного тока Синхронные и асинхронные

Основы моторики. Двигатель постоянного тока

Основные принципы работы двигателя Прежде чем мы сможем исследовать функцию привода, мы должны понять основные принципы работы двигателя.Он используется для преобразования электрической энергии, подаваемой контроллером, в механическую

Подробнее

ГЕНЕРАТОРЫ ПРЯМОГО ТОКА

ГЕНЕРАТОРЫ ПРЯМОГО ТОКА Редакция 12:50 14 ноя 05 ВВЕДЕНИЕ Генератор — это машина, которая преобразует механическую энергию в электрическую, используя принцип магнитной индукции. Этот принцип

Подробнее

Теория асинхронного двигателя

Курс PDHonline E176 (3 PDH) Инструктор по теории асинхронных двигателей: Джерри Р.Беднарчик, П. 2012 PDH Online PDH Center 5272 Meadow Estates Drive Fairfax, VA 22030-6658 Телефон и факс: 703-988-0088 www.pdhonline.org

Подробнее

Лаборатория 14: Трехфазный генератор переменного тока.

Лаборатория 14: Трехфазный генератор переменного тока. Цель: получить кривую насыщения генератора без нагрузки; для определения характеристики регулирования напряжения генератора с резистивной, емкостной и индуктивной

Подробнее

Установка 33 Трехфазные двигатели

Модуль 33 Трехфазные двигатели Задачи: Обсудить работу двигателей с фазным ротором.Обсудите работу сельсиновых моторов. Обсудите работу синхронных двигателей. Определить направление вращения

Подробнее

СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ Геометрия синхронной машины очень похожа на геометрию индукционной машины. Сердечник статора и обмотки трехфазной синхронной машины практически идентичны

Подробнее

Двигатели и генераторы

Двигатели и генераторы Электромеханические устройства: преобразуют электрическую энергию в механическое движение / работу и наоборот. Работают на связи между токонесущими проводниками и магнитными полями.

Подробнее

Индуктивность.Моторы. Генераторы

Индуктивные двигатели Генераторы Самоиндукция Самоиндукция возникает, когда изменяющийся поток через цепь возникает из самой цепи. По мере увеличения тока магнитный поток через петлю из-за

Подробнее

Основы электричества

Основы теории электрогенераторов Государство и члены PJM Департамент обучения PJM 2014 8/6/2013 Цели Студент сможет: Описать процесс электромагнитной индукции. Определить основные компоненты.

Подробнее

Понимание генератора переменного тока

http: // www.autoshop101.com ЭТА АВТОМОБИЛЬНАЯ СЕРИЯ ГЕНЕРАТОРОВ РАЗРАБОТАНА КЕВИНОМ Р. СУЛЛИВАНОМ ПРОФЕССОРОМ АВТОМОБИЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В SKYLINE COLLEGE SAN BRUNO, КАЛИФОРНИЯ ВСЕ ПРАВА ЗАЩИЩЕНЫ

Подробнее

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА 05 АВГУСТА 2014

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА 05 АВГУСТА 2014 В этом уроке мы: Описание урока Обсудим моторный эффект Обсудим, как работают генераторы и моторы. Резюме Моторный эффект Чтобы реализовать моторный эффект,

Подробнее

Генераторы переменного тока и двигатели

Генераторы переменного тока и двигатели Курс №: E03-008 Кредит: 3 PDH A.Bhatia Continuing Education and Development, Inc. 9 Greyridge Farm Court Stony Point, NY 10980 P: (877) 322-5800 F: (877) 322-4774 [email protected]

Подробнее

Наведенные напряжения и закон Фарадея индуктивности

Наведенные напряжения и индуктивность Закон Фарадея Концепция # 1, 4, 5, 8, 13 Задача # 1, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 13, 15, 24, 23, 25, 31, 32a, 34, 37, 41, 43, 51, 61 В прошлой главе мы видели, что ток производит магнитное поле

.

Подробнее

Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Машина постоянного тока может работать как генератор и как двигатель.Глава 5. Электрические машины Вилди, 6 e Лектор: Р. Альба-Флорес Государственный колледж Альфреда Весна 2008 г. Когда машина постоянного тока

Подробнее

Информация о приложении

Moog Components Group производит обширную линейку щеточных и бесщеточных двигателей, а также бесщеточные контроллеры. Цель этого документа — предоставить руководство по выбору и применению

Подробнее

БЛОК 3 АВТОМОБИЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

БЛОК 3 АВТОМОБИЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ Электрическая конструкция автомобиля 3.1 Введение Цели 3.2 Система зажигания 3.3 Требования к системе зажигания 3.4 Типы зажигания 3.4.1 Зажигание от батареи или катушки

Подробнее

C Стандартные двигатели переменного тока

C Стандартный AC Стандартный AC C-1 Обзор, серия продуктов … C-2 Постоянный … C-9 C-21 C-113 Реверсивный C-147 Обзор, серия продуктов Реверсивный электромагнитный тормоз постоянного действия C-155 Электромагнитный тормоз

Подробнее

Управление двигателем постоянного тока Реверс

Январь 2013 г. Управление двигателем постоянного тока Реверсирование и «Ротор», который является вращающейся частью.В основном доступны три типа двигателей постоянного тока: — щеточный двигатель — бесщеточный двигатель — шаговые двигатели постоянного тока Электрические

Подробнее

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СЕРТИФИКАТ (ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СЕРТИФИКАТ (ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ) ПРЕДМЕТ РУКОВОДСТВА ПРИНЦИПЫ И ПРАКТИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДЕЙСТВИЙ NQF Уровень 4 Сентябрь 2007 г. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ И ПРАКТИКА УРОВЕНЬ 4 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1 ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ И ОБУЧЕНИЕ

Подробнее

НЕКОКАР.Международный проект CATIA

NECOCAR International CATIA Project 2008 ЦЕЛЬ Целью этого проекта является разработка электрокара для японской публики. Симпатичная Удобная Современная Экологическая ОРГАНИЗАЦИЯ Русско-Французская CATIA V5 R18 Совместное использование

Подробнее

РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ РЕЗОЛЬВЕРА

USR MANUAL TH RSOLVR ICP Department 4 разработал и произвел широкий спектр преобразователей типа передатчика для военных и промышленных приложений.С механической точки зрения эти продукты прошли

Подробнее

Блок управления станком с ЧПУ

Оборудование ЧПУ и Оборудование ЧПУ Блок управления станком с ЧПУ Управление сервоприводом Гидравлический сервопривод Гидравлический блок питания Сервоклапан Сервоусилители Гидравлический двигатель Гидравлический сервоклапан Гидравлический сервопривод

Подробнее

ПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ЧАСТОТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

ДВИГАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ЧАСТОТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ 1.0 Характеристики стандартных электродвигателей переменного тока Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором — это электродвигатель, наиболее широко используемый в промышленности. Эта лидирующая позиция приводит в основном к

Подробнее

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ. Авторы: Нафис Ахмед, Астт, профессор, Департамент ЭЭ, DIT, Дехрадун

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ Автор: Nafees Ahmed, Asstt, Prof, EE Deptt, DIT, Dehradun ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ Устройство, используемое для сравнения неизвестной величины с единицей измерения или стандартной величиной, —

Подробнее

Раздел 9.5 электродвигателей

Подключение питания Щеточный коммутатор Подшипник Электромагнит Вал якоря Подшипник Воздействие охлаждающего вентилятора 9.5 Электродвигатели Электродвигатели вращают детали многих бытовых машин. Иногда это вращательное движение

Подробнее

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Магистерская программа подготовки учителей в области электронной техники предназначена для развития компетенций выпускников в области разработки учебных программ и обучения

Подробнее

Электрическая система самолета

Глава 9 Электрическая система самолета Введение Удовлетворительные характеристики любого современного самолета в очень большой степени зависят от постоянной надежности электрических систем и подсистем.

Подробнее

ГЕНЕРАТОРЫ СУДОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ (AC)

ГЛАВА 14 СУДОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ (AC) ВВЕДЕНИЕ Все генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую. Это самый простой способ передачи энергии на расстояние. Топливо используется для работы

Подробнее

Привод асинхронного двигателя с полевым управлением (FOC), модель

Модель привода асинхронного двигателя с полевым управлением (FOC)

Библиотека

Simscape / Электрооборудование / Специализированные системы питания / Электроприводы / Приводы переменного тока

Описание

Блок привода асинхронного двигателя с полевым управлением представляет стандарт
векторный или роторный управляемый привод для асинхронных двигателей.Этот привод имеет
регулирование скорости с обратной связью на основе косвенного или прямого векторного управления. Скорость
контур управления выдает эталонный электромагнитный момент и поток ротора машины. В
опорные прямые и квадратурные (dq) составляющие тока статора, соответствующие
управляемые поток и крутящий момент ротора выводятся на основе стратегии косвенного векторного управления. В
затем используются опорные компоненты dq тока статора для получения требуемых стробирующих сигналов.
для инвертора через гистерезисный или ШИМ-регулятор тока.

Основным преимуществом этого привода по сравнению с приводами со скалярным управлением является его быстрая динамика.
ответ. Внутренний эффект связи между крутящим моментом и магнитным потоком в машине регулируется.
за счет развязки (ориентации потока ротора) управления, что позволяет моменту и потоку быть
управляются независимо. Однако из-за сложности вычислений реализация этого
Привод требует быстрых вычислительных процессоров или DSP.

Примечание

В Simscape ™
Программное обеспечение Electrical ™ Specialized Power Systems, индукционное управление с ориентацией на поле
Блок моторного привода обычно называют моторным приводом AC3 .

Блок привода индукционного двигателя с полевым управлением использует эти блоки
из библиотеки Electric Drives / Fundamental Drive Blocks:

Замечания

Модель дискретная. Хорошие результаты моделирования были получены с 2
µ с временным шагом. Для моделирования устройства цифрового контроллера система управления
имеет два разных времени выборки:

Время выборки регулятора скорости должно быть кратно времени выборки FOC. В
последнее время выборки должно быть кратным временному шагу моделирования.Среднее значение
инвертор позволяет использовать большие временные шаги моделирования, поскольку он не генерирует малое время
постоянные (из-за демпферов RC), присущие детальному преобразователю. Для времени выборки ВОК
60 мкс, хорошие результаты моделирования были получены для временного шага моделирования 60 мкс. Этот
временной шаг не может быть больше, чем временной шаг FOC.

Параметры

Общие

Режим выходной шины

Выберите способ организации выходных переменных.Если вы выберете Несколько
выходные шины (по умолчанию), блок имеет три отдельные выходные шины для двигателя,
преобразователь и переменные контроллера. Если вы выберете Один выход
шина , все переменные выводятся на одну шину.

Уровень детализации модели

Выберите между инвертором подробного и среднего значения. По умолчанию
Детальный .

Механический вход

Выберите между крутящим моментом нагрузки, скоростью двигателя и механическим портом вращения, как
механический ввод.По умолчанию Torque Tm .

Если выбрать и применить крутящий момент нагрузки, на выходе будет скорость двигателя в соответствии с
следующее дифференциальное уравнение, описывающее динамику механической системы:

Эта механическая система включена в модель двигателя.

Если вы выберете скорость двигателя в качестве механического входа, вы получите электромагнитный
крутящий момент как выходной, что позволяет вам представить динамику механической системы извне. В
внутренняя механическая система не используется с этим выбором механического входа и инерцией
и параметры вязкого трения не отображаются.

Для механического вращающегося порта порт подключения S считается для механического
ввод и вывод. Это позволяет напрямую подключаться к среде Simscape. Механическая система двигателя также включена в привод.
и основан на том же дифференциальном уравнении.

См. Механическое соединение двух моторных приводов.

Использовать шину в качестве меток

Когда вы установите этот флажок, двигатель , Conv ,
и Ctrl измерительные выходы используют имена сигналов для идентификации шины
этикетки.Выберите этот вариант для приложений, в которых на этикетках сигналов шины должны быть только
буквенно-цифровые символы.

Когда этот флажок снят (по умолчанию), выход измерения использует сигнал
определение для идентификации меток шины. Этикетки содержат не буквенно-цифровые символы, которые
несовместимы с некоторыми приложениями Simulink ^® .

Установить без датчика

Если вы установите этот флажок, скорость двигателя оценивается по напряжениям на клеммах и
токи, основанные на методе адаптивной системы привязки к модели (MRAS).В
Sensorless Вкладка содержит параметры контроллера оценки.

Когда этот флажок снят, скорость двигателя измеряется внутренней скоростью.
sensor, а вкладка Sensorless не отображается в маске блока.

Вкладка Asynchronous Machine

Вкладка Asynchronous Machine отображает параметры
Блок Asynchronous Machine библиотеки Fundamental Blocks (powerlib).

Преобразователи и вкладка шины постоянного тока

Секция выпрямителя

Секция выпрямителя преобразователей и постоянного тока
На вкладке Bus отображаются параметры блока Universal Bridge
библиотека Fundamental Blocks (powerlib).Подробнее об универсальном мосту
параметры, см. справку по универсальному мосту
страница.

Секция шины постоянного тока

Емкость

Емкость шины постоянного тока (F). По умолчанию 2000e-6 .

Секция тормозного прерывателя

Сопротивление

Сопротивление тормозного прерывателя, используемое для предотвращения перенапряжения шины во время двигателя
замедления или когда момент нагрузки стремится ускорить двигатель (Ом).По умолчанию
8 .

Частота прерывателя

Частота тормозного прерывателя (Гц). По умолчанию 4000 .

Напряжение активации

Динамическое торможение активируется, когда напряжение на шине достигает верхнего предела
полоса гистерезиса (V). На следующем рисунке показана логика гистерезиса тормозного прерывателя.
По умолчанию 320 .

Напряжение отключения

Динамическое торможение отключается, когда напряжение на шине достигает нижнего предела
полоса гистерезиса (V).Логика гистерезиса чоппера показана на следующем рисунке. По умолчанию
310 .

Секция инвертора

Секция инвертора преобразователей и постоянного тока
На вкладке Bus отображаются параметры блока Universal Bridge
библиотека Fundamental Blocks (powerlib). Подробнее об универсальном мосту
параметры, см. справку по универсальному мосту
страница.

Преобразователь среднего значения использует следующие параметры.

Частота источника

Частота трехфазного источника напряжения (Гц). По умолчанию
60 .

Сопротивление в открытом состоянии

Сопротивление переключателей инвертора в открытом состоянии (Ом). По умолчанию
1д-3 .

Вкладка «Контроллер»

Тип регулирования

Это всплывающее меню позволяет выбирать между регулировкой скорости и крутящего момента.По умолчанию
Регулировка скорости .

Тип модуляции

Выберите гистерезисную или пространственно-векторную модуляцию. Тип модуляции по умолчанию —
Гистерезис .

Схема

Когда вы нажимаете эту кнопку, появляется диаграмма, показывающая регуляторы скорости и тока
схемы появляется.

Секция регулятора скорости

Рампы скорости — ускорение

Максимальное изменение скорости, допустимое во время разгона двигателя (об / мин / с).Чрезмерно
Большое положительное значение может вызвать пониженное напряжение в шине постоянного тока. Этот параметр используется в скорости
только режим регулирования. По умолчанию 900 .

Изменение скорости — замедление

Максимальное изменение скорости, допустимое во время замедления двигателя (об / мин / с). Чрезмерно
большое отрицательное значение может вызвать перенапряжение шины постоянного тока. Этот параметр используется в скорости
только режим регулирования. По умолчанию -.

Частота отсечки скорости

Частота отсечки фильтра нижних частот первого порядка измерения скорости (Гц).Этот
параметр используется только в режиме регулирования скорости. По умолчанию 1000 .

Время выборки контроллера скорости

Время выборки контроллера скорости (с). Время выборки должно быть кратным
шаг по времени моделирования. По умолчанию 100e-6 .

ПИ-регулятор — Пропорциональное усиление

Пропорциональное усиление регулятора скорости. Этот параметр используется при регулировании скорости.
только режим.По умолчанию 300 .

ПИ-регулятор — интегральное усиление

Интегральное усиление регулятора скорости. Этот параметр используется в режиме регулирования скорости.
только. По умолчанию 2000 .

Пределы выходного крутящего момента — отрицательные

Максимальный отрицательный требуемый крутящий момент, прикладываемый к двигателю регулятором тока
(Нм). По умолчанию -1200 .

Пределы выходного крутящего момента — Положительный

Максимальный положительный требуемый крутящий момент, прикладываемый к двигателю регулятором тока
(Н.м). По умолчанию 1200 .

Секция ориентированного на поле управления

Контроллер потока — пропорциональное усиление

Пропорциональное усиление регулятора потока. По умолчанию 100 .

Регулятор потока — интегральное усиление

Интегральное усиление регулятора потока. По умолчанию 30 .

Пределы выхода потока — отрицательный

Максимальный отрицательный выход регулятора потока (Wb).По умолчанию
-2 .

Пределы выхода потока — положительный

Максимальный положительный выход регулятора потока (Wb). По умолчанию 2 .

Частота среза фильтра нижних частот

Частота среза фильтра первого порядка оценки потока (Гц). По умолчанию
16 .

Время выборки

Время выборки контроллера FOC (с).Время выборки должно быть кратным
шаг по времени моделирования. По умолчанию 20e-6 .

Диапазон гистерезиса регулятора тока

Текущая полоса гистерезиса. Это значение представляет собой общую распределенную полосу пропускания.
симметрично относительно текущей уставки ^(A) . По умолчанию
10 . На следующем рисунке показан случай, когда текущая уставка
равно Is ^* , а текущая полоса пропускания гистерезиса установлена ​​на dx.

Этот параметр не используется при использовании инвертора среднего значения.

Максимальная частота коммутации

Максимальная частота коммутации инвертора (Гц). Этот параметр не используется при использовании
инвертор среднего значения. По умолчанию 20000 .

Показать / скрыть автонастройку
Control

Выберите, чтобы показать или скрыть параметры инструмента Autotuning Control.

Автонастройка контуров PI Раздел

Желаемое демпфирование [дзета]

Укажите коэффициент демпфирования, используемый для расчета коэффициентов усиления Kp и Ki
Блок регулятора скорости (AC).По умолчанию 0,9 .

Желаемое время отклика при 5% [Trd (sec)]

Укажите желаемое время установления блока регулятора скорости (AC).
Это время, необходимое для того, чтобы реакция контроллера достигла и оставалась в пределах 5%.
диапазон целевого значения. По умолчанию 0,1 .

Коэффициент пропускной способности (InnerLoop / SpeedLoop)

Укажите соотношение между полосой пропускания и собственной частотой регулятора.По умолчанию 30 .

Рассчитать усиление ПИ-регулятора

Вычислить Пропорциональное усиление и Интегральное
получить параметров регулятора скорости (AC) и
Блоки полевого контроллера. Расчет основан на
Желаемое демпфирование [дзета] , Желаемое время отклика @
5% и Соотношение пропускной способности (InnerLoop / SpeedLoop) параметров.Вычисленные значения отображаются в маске блока Drive. Нажмите
Примените или OK , чтобы подтвердить их.

Вкладка без датчика

Пропорциональное усиление

Укажите значение пропорционального усиления ПИ-регулятора, которое используется для настройки
скорость двигателя.

По умолчанию 5000 .

Интегральное усиление

Укажите значение интегрального усиления ПИ-регулятора, которое используется для настройки
скорость двигателя.

По умолчанию 50 .

Верхний — Верхний предел выхода

Укажите верхний предел выхода ПИ-регулятора.

По умолчанию 500 .

Нижний — нижний предел выхода

Укажите нижний предел выхода ПИ-регулятора.

По умолчанию -500 .

Время выборки контроллера

Время выборки контроллера, в с.Время выборки должно быть кратно времени моделирования.
шаг. По умолчанию 2e-06 .

Блок входов и выходов

SP

Уставка скорости или крутящего момента. Заданное значение скорости может быть ступенчатой ​​функцией, но скорость
скорость изменения будет соответствовать рампе ускорения / замедления. Если момент нагрузки и
скорости имеют противоположные знаки, ускоряющий момент будет суммой электромагнитного и
моменты нагрузки.

Tm или Wm

Механический вход: момент нагрузки (Tm) или скорость двигателя (Wm). Для механического
ротационный порт (S), этот ввод удаляется.

A, B, C

Трехфазные клеммы моторного привода.

Wm , Te или S

Механическая мощность: скорость двигателя (Wm), электромагнитный момент (Te) или механический
ротационный порт (S).

Когда для параметра Режим выходной шины задано значение, блок имеет следующие три выходные шины:

Двигатель

Вектор измерения двигателя. Этот вектор позволяет вам наблюдать переменные двигателя.
с помощью блока Bus Selector.

Conv

Вектор измерения трехфазных преобразователей. В векторе содержится:

Обратите внимание, что все значения тока и напряжения мостов можно визуализировать с помощью блока мультиметра.

Ctrl

Вектор измерения контроллера. В векторе содержится:

Если для параметра Output bus mode установлено значение, блок группирует выходы Motor, Conv и Ctrl в одну шину
выход.

Характеристики модели

Библиотека содержит набор параметров привода мощностью 3 и 200 л.с. Характеристики
эти два диска показаны в следующей таблице.

Технические характеристики привода 3 л.с. и 200 л.с.

900

0 Двигатель N
Значения

Примеры

Пример ac3_example иллюстрирует симуляцию привода двигателя AC3
со стандартными условиями нагружения для детальных и средних моделей.

Устройства обработки.

Центральный процессор (ЦП)

Центральный процессор — это электронное устройство, которое запускает компьютерные программы: набор последовательных инструкций. Его также называют компьютерным процессором или мозгом компьютера. здесь два основных компонента, а именно: управляющий блок (CU) и арифметико-логический блок (ALU) . CU — это схема, которая контролирует поток данных через процессор и координирует действия других модулей в нем.В каком-то смысле это «мозг внутри мозга», поскольку он контролирует то, что происходит внутри процессора, который, в свою очередь, контролирует остальную часть ПК. ALU — это цифровая схема, которая выполняет арифметические и логические операции. ALU — это фундаментальный строительный блок центрального процессора компьютера, и даже самые простые микропроцессоры содержат его для таких целей, как обслуживание таймеров. Процессоры в современных ЦП имеют очень мощные и очень сложные ALU; один компонент может содержать несколько ALU.

Мы рассматриваем ЦП как обрабатывающее устройство компьютера. Вы знаете, что ЦП содержит управляющий модуль (CU) и арифметико-логический модуль (ALU). Эти два компонента работают вместе для выполнения операций обработки. На ПК процессор обычно находится на одном кристалле и иногда называется микропроцессором . Помимо CU и ALU, микропроцессор обычно содержит регистров и системных часов .

Блок управления (БУ). Как известно, компьютерная программа или набор инструкций должны храниться в памяти, чтобы компьютер мог обрабатывать данные. ЦП использует свой CU для выполнения этих инструкций. Кроме того, CU направляет и координирует большинство операций компьютера. Скорость, с которой процессор выполняет свои операции, измеряется в мегагерцах ( МГц, ). Чем выше число МГц, тем быстрее компьютер может обрабатывать информацию. Intel i7, Athlon , Celron и Duron, Ultra Spark являются некоторыми примерами процессоров, доступных на рынке.

Арифметико-логический блок (АЛУ). ALU выполняет арифметические, сравнительные и логические операции. Арифметические операции включают сложение (+), вычитание (-), умножение (*) и деление (/). Операции сравнения включают сравнение одного элемента данных с другим, чтобы определить, больше ли первый элемент (>), равен (=) или меньше (<) для второго элемента. Логические операции работают с такими условиями, как AND, OR, NOT.

Устройства памяти

Компьютерная память. Символ хранится в компьютере как группа из 0 и 1, называемая байтом . Размер памяти измеряется количеством доступных укусов. Следующие равенства дают единицы измерения памяти.

При выполнении операции обработки процессору требуется место для временного хранения инструкций, которые должны быть выполнены, и данных, которые будут использоваться с этими инструкциями.Данные и инструкции, необходимые ЦП, временно сохраняются в памяти. Следовательно, память действует как внутреннее хранилище компьютера. Программы, которые хранятся во внешних хранилищах, загружаются в память перед запуском.

Оперативная память (RAM). Оперативная память (RAM) — это энергозависимая форма компьютерной памяти. Эта небольшая память способна запоминать временно. Его можно читать и писать.То есть вы можете как записывать данные в RAM, так и читать данные из RAM. Оперативная память вместе с ЦП определяет скорость компьютера. Компьютер с большим объемом оперативной памяти и процессором может работать быстрее, чем компьютер с мощным процессором, но с низким объемом оперативной памяти.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)

Поскольку оперативная память является энергозависимой, компьютерам требуется энергонезависимая память для чтения более крупных программ. Это известно как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) . Программы, необходимые для запуска вашего компьютера (например, для загрузки компьютера), хранятся в ПЗУ.

Кэш. Большинство современных компьютеров сокращают время обработки за счет использования кеша (произносится как «наличные»).

Кэш-память, также называемая хранилищем кеш-памяти или кэш-памятью RAM, помогает ускорить процессы компьютера, сохраняя часто используемые инструкции и данные, тем самым сокращая время доступа к данным. Когда процессору нужна инструкция или данные, он сначала выполняет поиск в кэше.

Устройства ввода. Компьютер выполняет инструкции и преобразует данные в информацию и сохраняет информацию для будущего использования.Устройства ввода используются для ввода инструкций и данных в компьютер.

Что такое ввод? Ввод — это любые данные или инструкции, которые вы вводите в память компьютера. Как только ввод находится в памяти, ЦП может получить к нему доступ и преобразовать ввод в вывод. Существует четыре типа ввода, а именно: данные, программы, команды и ответы пользователя.

Данные. Данные — это набор неорганизованных фактов, которые могут включать слова, числа, изображения, звуки и видео.Компьютер обрабатывает данные и преобразует их в полезную информацию.

Программа. Программа — это серия инструкций, которые сообщают компьютеру, как выполнять задачи, необходимые для преобразования данных в информацию. Программы хранятся на носителе, таком как дискета (сейчас не используется), жесткий диск, CD-ROM или DVD-ROM. Программы реагируют на команды, выданные пользователем.

Команда. Команда — это инструкция для компьютерной программы. Команды можно вводить путем ввода ключевых слов или нажатия специальных клавиш на клавиатуре.Ключевое слово — это определенное слово, фраза или код, которые программа понимает как инструкцию. На некоторых клавиатурах есть клавиши, которые при нажатии отправляют команду программе. Вместо того, чтобы требовать запоминания ключевых слов или специальных клавиш, многие программы позволяют вам вводить команды, выбирая пункты меню или графические объекты. Например, программы , управляемые меню , предоставляют меню как средство предоставления команд. Сегодня большинство программ имеют графический пользовательский интерфейс (GUI), который использует значки, кнопки и другие графические объекты для выдачи команд.Однако графический интерфейс — наиболее удобный способ ввода команд

.

Устройства ввода

Устройство ввода — это любой аппаратный компонент, который позволяет вводить данные, программы, команды и ответы пользователя в компьютер. Некоторые из наиболее часто используемых устройств ввода перечислены ниже.

Клавиатура

Указатели

Мышь

Трекбол

Джойстик

Тачпад

Световое перо

Сканеры

Системы голосового ввода

Веб-камера

Считыватели штрих-кода

Устройства вывода.

Устройство вывода — это любой компьютерный компонент, способный передавать информацию пользователю. Некоторые часто используемые устройства вывода перечислены ниже.

Устройства отображения

Мониторы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ)

Мониторы с жидкокристаллическими дисплеями / Плоские дисплеи

Светодиодные мониторы

Газо-плазменные мониторы

Принтеры

— Ударные принтеры

— Принтеры Daisy Wheel и Dot Matrix

Принтеры безударные

— Струйные принтеры

— Термотрансферные принтеры

— Лазерные принтеры

Плоттеры

Аудиоустройства

Динамики

Наушники

Монитор.Монитор визуально отображает результат для пользователя. Поэтому его также называют устройством визуального отображения (VDU) или просто экраном. Как и у телевизоров, размеры мониторов различаются и часто выражаются в дюймах, измеряемых по диагонали. Технология, используемая с мониторами, быстро расширяется, и существует два основных типа мониторов, которые различаются по технологии визуализации вывода для пользователя. Это мониторы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), жидкокристаллические дисплеи (LCD) и светоизлучающие дисплеи (LED).

Монитор CRT имеет больше линий точек на дюйм, чем больше строк, тем больше разрешение. Он создает картинку по количеству рядов или линий маленьких крошечных точек. Например, разрешение 1024 x 768 будет резче, чем разрешение 800 x 600.

LCD состоит из двух листов поляризующего материала с жидким кристаллическим раствором между ними. Когда электрический ток проходит через жидкокристаллический раствор, кристаллы выравниваются так, что свет не может проходить через них.Это похоже на ставню, которая либо пропускает свет, либо блокирует свет.

LED — последняя маркетинговая инновация в области дисплеев. Он похож на ЖК-дисплей, а также является плоским экраном. Светодиод означает «светоизлучающий диод» и определяет способ освещения дисплея. В светодиодных мониторах по-прежнему используются те же жидкие кристаллы, что и в предыдущих ЖК-дисплеях. Однако то, как подсветка работает со светодиодами, приведет к ряду улучшений дисплея.

Хотя ЭЛТ-мониторы намного дешевле ЖК-дисплеев и светодиодов, ЭЛТ-мониторы потребляют больше энергии, чем другие.

Принтер. Компьютерный принтер производит печатную копию (постоянный читаемый человеком текст и / или графика) документов, хранящихся в электронной форме, обычно на физических / материальных носителях для печати, таких как бумага или прозрачные пленки. Многие принтеры в основном используются в качестве периферийных устройств локального компьютера и подключаются с помощью кабеля принтера к компьютеру, который служит источником документов.Некоторые принтеры, обычно известные как сетевые принтеры , могут служить в качестве печатных устройств, которые могут использоваться любым пользователем из группы пользователей, подключенных к сети. Отдельные принтеры часто предназначены для одновременной поддержки как локальных, так и сетевых пользователей. Существует несколько типов принтеров, разбитых на категории в зависимости от применяемой технологии печати текста / графики на бумаге.

Ударные принтеры. Любой ударный принтер формирует символы и графику на листе бумаги, ударяя механизм о красящую ленту, которая физически контактирует с бумагой.Из-за большой активности ударные принтеры обычно шумят.

Многие ударные принтеры не обеспечивают печать буквенного качества. Качество печати (LQ) — качество печати, приемлемое для деловых писем. Многие ударные принтеры производят почти буквенного качества (NLQ)

, что немного менее четкое, чем LQ. Ударные принтеры NLQ используются для заданий, требующих только NLQ, таких как печать почтовых этикеток, конвертов или счетов-фактур.

Проект экспериментального устройства для асинхронного двигателя Принцип

Современные отечественные и международные для экспериментального устройства были связаны с асинхронным двигателем. Обычно используется ручной подковообразный магнит, вращающийся для вращения ротора, хотя это возможно, но устройство слишком простое, и эффект не вызывает большого удовлетворения.Для дальнейшего улучшения экспериментальных результатов разработан новый тип экспериментального устройства с асинхронным двигателем, рабочим механизмом которого является двигатель постоянного тока в качестве источника движения, приводимый в действие механизмом понижающей передачи для создания вращающегося магнитного поля, схема управления может быть достигнута с помощью используя скорость вращения и отрегулируйте направление. Посредством устройства статора, ротора, соответствующего устройства управления двигателем и устройства отображения можно сделать работу более стабильной и более легкой для наблюдения. Экспериментальный аппарат может повысить осведомленность учащихся и понимание асинхронного двигателя, так что оригинальная абстрактная теория становится скучной непонятным удовольствием, чтобы стимулировать стремление учащихся к знаниям, укреплять практические знания и способности учащихся с более высокой практической значимостью.Устройство простой формы, с простым и безопасным управлением способно облегчить обучение и лучше способствовать использованию ценности.

Информация:

Ван Гуанлин, Ван Хуэйфэн, Чжан Сян, Ли Юэфэн, Ли Чэнчэн и Инь Нань

.