Электродвигатель как работает: Как работает электродвигатель, устройство «сердца» электрической машины

Как работает электродвигатель, устройство «сердца» электрической машины

Ни одна сфера жизнедеятельности человека сегодня не обходится без электродвигателей. Эти устройства настолько прочно вошли в нашу повседневность, что выход из строя одного из них может как минимум испортить нам настроение на день, а как максимум остановить работу целого предприятия. Электродвигатели поднимают большие грузы на стройках, приводят в движение различные станки на заводах, передвигают общественный транспорт по городу, циркулируют воздух по вентиляционным каналам, помогают готовить еду на кухне и охлаждают детали наших компьютеров. Да что там говорить, если они присутствуют даже в детских игрушках.

Несмотря на такую ​​распространенность, автомобилей с электрическим приводом выпускается значительно меньше, чем их «собратьев» с двигателем внутреннего сгорания. На это есть технические и коммерческие причины, обзор которых мы оставили для отдельной статьи. А в этом тексте рассмотрим преимущества и недостатки электродвигателя и самое главное — его принцип действия.

Электрическая машина

Для начала нужно ввести понятие электрической машины, которой называют электромеханическое устройство для преобразования электрической энергии в механическую или механической в ​​электрическую, а также электрической энергии с одними свойствами в электрическую энергию с другими свойствами. Электродвигатель, в свою очередь, является разновидностью электрической машины. Если в механизме электрическая энергия преобразуется в механическую с выделением тепла — это электродвигатель.

В основе принципа действия электродвигателя лежит электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Преобразование электрической энергии в механическую электромагнитным полем впервые продемонстрировал британский ученый Майкл Фарадей в 1821 году. Он подвесил провод и погрузил его в ртуть, в центре ванны установил постоянный магнит, через провод начал пропускать ток. В результате провод начал оборачиваться вокруг магнита, тем самым показывая, что ток вызывает циклическое магнитное поле. Это был простейший электродвигатель, непригодный для практического использования.

Первым в мире электродвигателем, который можно было эффективно использовать в различных системах, считают изобретение россиянина Бориса Якоби. В отличие от других ученых, которые работали над тем, чтобы заставить железный сердечник двигаться в магнитном поле подобно тому, как движется поршень в паровой машине, он предложил механизм с якорем, который вращается, объяснив, что такое строение значительно проще и непосредственно вращательные движения превращать в другие виды легче. Вращение в двигателе Якоби происходило вследствие попеременного притяжения и отталкивания электромагнитов, которые периодически меняли полярность.

Устройство электродвигателя

С развитием науки и техники электродвигатели менялись, разрабатывались новые модели, совершенствовались старые. Но основных составляющих всегда было две: статор и ротор.

• Статор — неподвижная часть, на которой размещены все вспомогательные детали, также используемый для закрепления на корпусе, установки на поверхности и т.д.
• Ротор — подвижная часть двигателя, которая может вращаться внутри статора.

На обеих частях конструкции предусмотрены обмотки, которые работают как электромагниты. Также возможна комбинация из электромагнита на роторе и постоянного магнита на статоре, или наоборот. При подаче электрического тока на обмотки в них возникает магнитное поле с соответствующими полюсами. Вследствие этого происходит силовое взаимодействие между полями статора и ротора. Таким образом стороны обмоток с одинаковыми полюсами начинают отталкиваться друг от друга, а с противоположными — притягиваться. Подвижная часть сразу же пытается стать в такое положение, чтобы противоположные полюса совпадали.

Так происходит максимум пол-оборота, или 180 °. Для того, чтобы ротор двигался дальше и сделал полный оборот на угол 360 °, нужно изменить направление тока в одной из обмоток, в результате чего ее полярность изменится на противоположную и стороны с соответствующими полюсами снова начнут притягиваться. Если через определенный период переключать полярность подаваемого на обмотку тока, то вал ротора будет непрерывно вращаться.

В разных видах электродвигателей такая разница между векторами магнитных полей достигается различными путями. Например, длительное время широко применялись коллекторы, а двигатели, соответственно, назывались коллекторными. Типичный коллектор представляет собой барабан на валу ротора, на который выведены контакты всех обмоток в определенном порядке. Ток на контакты подается с помощью угольных щеточек, которые прижимаются к барабану пружинами. Недостатками такого механизма является необходимость периодической замены щеток, стирание контактов и шум, поэтому со временем более популярными стали бесколлекторные двигатели, в которых используются датчики положения ротора.

Количество обмоток на подвижной и неподвижной частях может отличаться. Чем их больше, тем больше плавность хода и более равномерно распределяется мощность.

Читайте также: «Неубиваемый» солнечный двигатель создан французским стартапом (видео)

Классификация электродвигателей

Различать типы электромоторов можно по нескольким признакам, но две самые распространенные группы отличаются по типу электропитания.

По типу тока, который подается на обмотки, электродвигатели бывают постоянного и переменного тока.

В свою очередь, первую группу в зависимости от наличия щеточно-коллекторного узла можно разделить на две: коллекторные и бесколлекторные. Возбуждение в коллекторных двигателях может происходить независимо с помощью постоянных и электрических магнитов, либо самовозбуждаться, при этом обмотка якоря может включаться параллельно, последовательно, частично-параллельно и частично-последовательно.

Среди двигателей, которые питаются от переменного тока, различают синхронные и асинхронные электродвигатели.

Синхронный электродвигатель – это двигатель переменного тока, ротор которого вращается синхронно с магнитным полем питающего напряжения. Существуют синхронные двигатели с дискретным углом перемещения ротора, заданное положение которого фиксируется подачей питания на соответствующие обмотки. Такой вид называют шаговыми. Также можно выделить вентильные реактивные электродвигатели, питания обмоток которых формируется с помощью полупроводниковых элементов.

Асинхронный электродвигатель – это двигатель переменного тока, в котором частота вращения ротора отличается от частоты вращения магнитного поля, которое создается напряжением питания. Моторы такого типа могут иметь разное количество фаз переменного тока. Так, однофазные запускаются вручную или пусковой. Также различают двухфазные, трехфазные и многофазные. Именно асинхронные трехфазные электродвигатели в настоящее время являются наиболее распространенными в промышленности. При отсутствии питания током с тремя фазами, могут работать от однофазной электросети, однако с меньшей мощностью и большим нагрузкам на обмотки, которые могут выйти из строя из-за перегрева.

Следует отметить, что впервые модель асинхронного двигателя предложил знаменитый изобретатель Никола Тесла в Будапеште в 1882 году.

Также существует универсальный коллекторный электродвигатель, который может работать как от постоянного, так и от переменного тока. Конструкция предусматривает только последовательное подключение обмоток, поэтому его ротор вращается только в одном направлении независимо от полярности.

Генератор

Электродвигатель может не только потреблять электроэнергию, но и производить ее. В таком случае он называется генератором электрического тока. Если на вал ротора подать обороты, то в обмотках статора возникнет электродвижущая сила. Таким образом, например, в автомобилях с двигателем внутреннего сгорания во время движения заряжается аккумулятор и снабжаются энергией другие приборы. В электромобилях и гибридах часто используется система рекуперации: когда водитель не давит на педаль газа (или тормозит), электроэнергия возвращается обратно в аккумулятор. В этом режиме не двигатель приводит в движение трансмиссию, а колеса буквально крутят ротор.

В общем, электродвигатели получили большую популярность в технике из-за таких преимуществ, как высокий коэффициент полезного действия и простота механизма. Диапазон мощности и габаритов чрезвычайно велик, что позволяет успешно использовать их как в мелких электронных приборах, так и в масштабной промышленной технике.

Читайте также: Новый дешевый двигатель Volabo увеличит запас хода электромобилей на 25%

Источник: shooter.ua

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Как работает электродвигатель

Электродвигатель работает благодаря тому, что взаимодействуют сила тока и сила магнита вызывают вращение. Электродвигатели состоят из: неподвижной магнитной части (статора) и подвижного (вращающегося) электромагнита – ротора. Чаще всего в роли статора выступает постоянный магнит, а в роли ротора – катушка с обмоткой возбуждения

Особенности работы электродвигателей

Когда полюс ротора притягивается к противоположно заряженному полюсу статора, он меняет автоматически свой заряд на противоположный. Тогда возникает естественное отталкивание между одинаково заряженными полюсами, и ротор не замирает на месте, а, в силу инерции, поворачивается. Автоматически переключают полюса заряда ротора при помощи коллектора. Это такие пластинки, к которым подключается обмотка катушки. Когда ротор поворачивается на 180 градусов, пластинки меняются местами, вследствие чего меняется и направление тока.

Типы  электродвигателей:

• Двигатель, работающий от постоянного электричества.
• Двигатель переменчивого тока.

Электричество подается на обмотку катушки через щетки, расположенные на разных концах якоря (ротора). В результате он превращается в электромагнит, создающий вокруг себя магнитное поле. Когда магнитное поле взаимодействует со статором, якорь начинает вертеться, пытаясь вырваться из поля. Мощность двигателя постоянного тока напрямую зависит от обмотки якоря.

Двигатели второго типа получают питание от переменного тока, частотой 60 Гц, бывают они синхронными и асинхронными. Обычно их запускают вручную. Когда якорь двигателя вращается одновременно с магнитным полем напряжения от сети питания, двигатель называют синхронным. Асинхронным является двигатель, у которого скорость вращения якоря не совпадает с частотой магнитного поля, приводящего его в движение.

Типовые режимы работы электрических двигателей

В зависимости от предназначения и типа устройства электродвигатели имеют разные режимы работы. Выделим несколько самых распространенных из них:

• Продолжительный с постоянной нагрузкой  — S1;
• Временный с постоянной нагрузкой (отличается от первого четко ограниченной по времени фазой работы) —  S2;
• Периодический кратковременный (состоит из нескольких кратковременных циклов между фазами покоя) S3;
• Периодический режим с электрическим пуском S4;
• Периодический кратковременный режим с электрическим торможением S5;

Всего есть 9 типовых режимов работы электродвигателей. Каждый режим используют для определенного вида нагрузки.

Просмотров: 1292

Дата: Воскресенье, 15 Декабрь 2013

Как работает электромотор, строение электромагнитного двигателя автомобиля

Электродвигатель является одним из наиболее распространённых устройств, которое способно превращать даже небольшое количество поглощаемой энергии в сложную механическую работу. Это довольно экономичный, безопасный и практически безвредный для окружающей среды мотор, именно поэтому с каждым годом число авто, основанных на электротяге, только возрастает. В статье подробно рассмотрен основной принцип работы и устройство двигателя, способного работать на электрической энергии.

Как устроен электродвигатель

Сегодня известна не одна модификация электромотора, но несмотря на это, вне зависимости от его сложности и дополнительных узлов, каждый такой агрегат состоит из двух основных частей: статора и ротора. Статор представляет собой неподвижную несущую часть, на которой установлены магнитопроводы, а в некоторых случаях и индуктор — технический блок, преобразующий переменный ток в постоянный. Основой статора любого автомобиля является литой или сварной корпус из металла (станина) и сердечник. В сердечнике предусмотрены специальные пазы, в которых установлена статорная обмотка (из медной проволоки). Её роль играют тонкие, параллельно расположенные и изолированные жилы из меди (или медных сплавов).

Под ротором принято подразумевать главный движущий элемент мотора. Наиболее часто он приобретает вид стального вала, по бокам которого закреплены подшипники. Поверх вала располагается медная обмотка, закрытая пластинами-магнитопроводами. Ротор плотно устанавливается во внутреннюю часть статора, при этом между верхней поверхностью ротора и внутренней частью статора устанавливается минимальный зазор, который не препятствует вращению вала во время работы.

Питание такого узла производится при помощи литий-ионного аккумулятора, его основой являются отдельные модули, подключённые в единое целое при помощи последовательной схемы. Это позволяет создать напряжение необходимой мощности и с устойчивыми параметрами. Зачастую на выходе такой батареи формируется около 300 В постоянного тока, но в некоторых моделях автомобилей при чётко устроенном взаимодействии всех узлов показатель может доходить и до 700 В.

Рекомендуем для прочтения:

Принцип работы электродвигателя

Электромотор можно назвать одним из наиболее простых и эффективных способов конвертирования электрической энергии в механическую. Данное действие реализуется благодаря так называемой магнитной индукции. Под ней подразумевают особое физическое явление, во время которого происходит возникновение электродвижущей силы в замкнутой среде при изменении потока магнитной силы.

В обычных двигателях внутреннего сгорания коленвал приводится в движение при помощи давления газов, как производных сгорания топлива. Электрический двигатель вращает ось благодаря взаимодействию магнитных полей на статоре и роторе. При подаче электроэнергии на медной обмотке этих элементов возникают взаимоотталкивающиеся поля, которые позволяют автоматически двигать ротор относительно неподвижного статора.

Если устроить контролируемый режим подачи питания через проводник, можно добиться стабильного и сбалансированного вращения движущихся частей, а далее — и машины. Такое строение даёт возможность практически отказаться от сложной коробки передач и упростить управление автомобилем. Кроме того, эта конструкция значительно проще, нежели цилиндровый двигатель, поэтому в нормальном режиме эксплуатации её ресурс будет значительно больше.

Видео: Как работает электродвигатель

Виды электродвигателей

Современная промышленность подарила изобилие всевозможных разновидностей и типов электродвигателей. Наиболее часто их классифицируют в зависимости от поглощаемого тока, поэтому выделяют устройства, работающие на постоянном и переменном токе. Существует и смешанный вид силового агрегата, способный работать как на постоянном, так и переменном напряжении.

Важно! Двигатели от разных производителей авто имеют уникальную массу, технические решения, мощность, размеры и прочие параметры, поэтому с каждым годом по ходу развития электротехники классификация дополняется.

В свою очередь, моторы, работающие на переменном напряжении, делятся на две основные группы: синхронные и асинхронные. Первые имеют одинаковую частоту магнитного поля как статора, так и ротора. Вторые отличаются различными частотами, при этом скорость взаимодействия магнитного поля статора значительно больше, нежели у ротора.

Можно также различать электромагнитные двигатели в зависимости от фаз поглощения тока. Так, выделяют одно-, двух- и даже трёхфазные автомоторы, самым редким из них принято считать трёхфазный. Сегодня известно всего несколько реальных воплощений такого агрегата в современном автомобилестроении, это такие автомобили, как Mitsubishi i-MiEV и Chevrolet Volt.

И, наконец, автомобильный электромотор разделяют на бесколлекторный и коллекторный (в зависимости от наличия щёточно-коллекторного узла). Первый тип работает на переменном токе, второй — на постоянном. Коллектор в этом случае играет роль принудительного «выпрямителя» интенсивности напряжения. При этом основная масса автомобилей на современном рынке передвигается именно на коллекторных моторах.

Автомобильный электродвигатель — это реальная, выгодная и более экологичная альтернатива классическим топливным моторам. Конструкция этих агрегатов надёжна, а также позволяет стабильно работать вне зависимости от типа нагрузки. Несмотря на то что большинство современных электромагнитных моторов по мощности уступают бензиновым и дизельным, этот разрыв с каждым годом только сокращается.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как,
Facebook,
Вконтакте,
Instagram,
Pinterest,
Yandex Zen,
Twitter и
Telegram:
все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Устройство и принцип работы электроинструмента

Содержание:

1. 1. Коллекторный электродвигатель постоянного тока
1. 1.1. Принцип действия
2. 1.2. Недостатки
2. 2. Бесколлекторный двигатель
3. 3. Редуктор
1. 3.1. Особенности редукторов
4. 4. Устройства управления
5. 5. Для безопасной работы

Двигатель, редуктор, устройства управления и детали для безопасной работы — вот основные узлы каждого электроинструмента. Для ручной машины важно, что бы она была как можно легче и меньше. Кроме того, от нее требуется высокая скорость, которую можно регулировать. Этим условиям отвечают двигатели постоянного тока. Они подразделяются на коллекторные и вентильные.

Коллекторный электродвигатель постоянного тока

Что бы понять, как электрическая энергия превращается в механическую, познакомимся с устройством двигателя. Его основные узлы: статор (индуктор), ротор (якорь) и примыкающий к нему щеточноколлекторный узел.

Статор — неподвижная стальная деталь, к которой прикрепляются главные и добавочные полюсы. Обмотка главных полюсов создает магнитное поле, а добавочная улучшает работу коллектора.

Вращающийся ротор устанавливается на валу. Он состоит из сердечника и обмотки. Ее концы соединяются с пластинами коллектора, к которому, в свою очередь, примыкают щетки — через них обмотка якоря соединяется с внешней цепью. Щетки занимают определенное положение по отношению к полюсам двигателя. В некоторых электроинструментах имеется поворотный щеткодержатель-траверса, благодаря ему положение щеток можно изменять. Это позволяет сохранить мощность при работе в режиме реверса. В остальных случаях вращение в обратном режиме включают электронные магнитные пускатели.

Принцип действия

Двигатель работает за счет электромагнитной индукции. При подаче напряжения на графитовые щетки, они замыкаются с ротором. По его обмотке проходит электрический ток. Так как ротор находится внутри магнитного поля статора, на него начинают действовать силы Ампера. На концах якоря они направлены в противоположные стороны, что создает крутящий момент. Ротор поворачивается на 180°. В этот момент крутящий момент становится равным нулю. Что бы вращение продолжалось необходимо переключить направление тока — провести коммутацию. По коллектору, который начал вращаться вместе с ротором, скользят щетки, в нужный момент они переходят с одной пластины на другую, меняя направление тока в обмотках ротора.

Частота вращения двигателя регулируется за счет изменения магнитного поля статора, которое в свою очередь генерируется током возбуждения двигателя. На этот ток можно повлиять реостатом, транзистором, т. е. любым устройством с активным сопротивлением. Таким образом, осуществляется электронная регулировка скорости.

Недостатки

Слабое место коллекторного двигателя — графитовые щетки, в процессе эксплуатации они истираются. При интенсивной нагрузке их приходится часто заменять. Кроме того, такой двигатель шумит и вибрирует во время работы, особенно на больших скоростях. Бороться с этими недостатками помогает использование в конструкциях качественных деталей и внешних антивибрационных элементов.

Бесколлекторный двигатель

Существует вид двигателей постоянного тока, в которых отсутствует щеточно-коллекторный узел. Ток в них изменяется с помощью электронных переключателей, что избавляет конструкцию от наличия щеток. Такие моторы называют вентильными. Принцип их работы аналогичен описанному выше. От коллекторных их отличает конструкция: магниты размещены на роторе, а обмотка на статоре.

Датчик углового положения ротора указывает электронному блоку, когда нужно менять направление тока. Единственный недостаток вентильного двигателя — дорогостоящие детали. По этой причине в ручных электроинструментах в основном используются коллекторные двигатели, с вентильным — лишь единичные модели: компании Makita и Hitachi предлагают аккумуляторные ударные шуруповерты, называя их инструментами будущего.

Редуктор

Механическую энергию, которую вырабатывает двигатель, нужно передать на рабочий орган машины (шпиндель). Эту функцию выполняет редуктор. Часто его называют понижающим. Скорость вращения входного вала высокая, механическая передача (одна или несколько) преобразует ее так, что на выходном валу получается меньшее число оборотов, но высокий крутящий момент.

В ручных машинах применяют разнообразные виды механических передач: зубчатая, ременная, цепная, планетарная. В большинстве случаев на выходе получается вращение. Но есть инструменты, в которых этот вид движения преобразуется в другой.

Ударный механизм перфоратора работает следующим образом. На валу установлен «пьяный» подшипник — качающийся привод, которой преобразует вращательное движение от двигателя в поступательное — цилиндра. В пространстве между цилиндром, поршнем и бойком, находится воздух. Он сжимается и заставляет поршень перемещаться сначала вперед к бойку, а затем возвращает его в исходное положение.

Редуктор электролобзика преобразует вращение вала двигателя в возвратно-поступательное движение ползуна. Расположенный вертикально ползун перемещает пилку вниз и вверх. Пилка опирается на опорный ролик. Наличие функции маятникового хода означает, что опорный ролик и вилка, на которой он держится, могут отклоняться назад. В результате пилка, кроме основного, совершает движение вперед и назад. Это увеличивает скорость прямолинейного реза. Ступени маятникового хода задаются степенью отклонения ролика.

В вибрационных шлифмашинах эксцентрик, установленный на валу, так преобразует вращательное движение, что подошва всего лишь колеблется с маленькой амплитудой. В эксцентриковых шлифовальных машинах вращательное движение рабочего органа сохраняется, но эксцентрик добавляет ему колебания. Такие преобразования позволяют выполнять с помощью этих инструментов тонкую шлифовку.

Особенности редукторов

Для пользователя имеет значение, из каких деталей изготовлен редуктор, от этого зависит его надежность и срок службы всего электроинструмента. В моделях бытового класса часто используются шестерни из пластмассы, в профессиональных — редуктор полностью металлический. Преимуществом считается, если и корпус то же выполнен из металла. В этом случае инструмент лучше выдерживает большие нагрузки и удары.

Важной функцией, которую может выполнять редуктор, является ступенчатое изменение частоты вращения выходного вала. Она доступна на отдельных моделях дрелей, шуруповертов. Механическое переключение скоростей позволяет работать с меньшей скоростью и большим крутящим моментом на первой передаче и с более высоким числом оборотов — на второй. Если сравнить технические характеристики в цифрах, то можно сразу заметить, что инструменты с двухскоростным (трехскоростные встречаются редко) редуктором отличаются большим числом оборотов по сравнению с обычными моделями, в которых обороты регулируются только электроникой. Эта особенность обеспечивает высокую производительность и оптимальный подбор режима работы.

Устройства управления

Для питания двигателя в электроинструментах используются различные схемы, в том числе микропроцессорные электроприводы. Обязательным элементом любой системы является выпрямитель. Он преобразует переменный ток сети в постоянный, который подается на электродвигатель. В аккумуляторных инструментах, которые питаются от батарей, выпрямитель не требуется.

Скорость вращения регулирует преобразователь частоты. Самый простой его вариант — это несколько реле, с помощью которых число оборотов можно установить вручную. В систему так же могут входить магнитные пускатели с кнопкой для изменения направления вращения двигателя (функция реверса). Устройство управления двигателем размещают под рукояткой или вблизи нее, где на корпус выводятся курок-выключатель, колесико регулировки скорости, кнопка реверса.

Для безопасной работы

К ручным инструментам предъявляются особые требования, связанные с безопасностью работы. Электропроводящие детали покрывают специальным материалом для защиты пользователя от поражения током. Многие производители, кроме основной изоляции, на случай ее повреждения, применяют дополнительную, получая, таким образом, двойную. Остальные защитные устройства, такие как муфты, фиксаторы применяются в зависимости от вида инструмента.

Forestry/Электрический двигатель — Официальная Minecraft Wiki

Электрический двигатель — генератор RF (ранее: МДж), добавляемый модификацией Forestry. Работает за счёт электричества из модификации IndustrialCraft 2. Для включения он должен быть активирован сигналом красного камня, как и любой двигатель BuildCraft. Электрический двигатель не может взорваться от перегрева.

Максимум он потребляет 6 еЭ/такт, а его выходная мощность составляет 20 RF/такт (2 МДж/такт). Если его улучшить, то максимум потребляет 50 еЭ/такт, а выходная мощность составит 140 RF/такт (14 МДж/такт). Имеет встроенный аккумулятор, который можно заряжать, используя электричество, подаваемое по проводам (принимает любое входное напряжение, заряжает аккумулятор до 12 еЭ), а можно заряжать вручную, положив внутрь заряженный аккумулятор или энергокристалл (красный, синий) в зависимости от версии.

Двигатель перегревается, если вся вырабатываемая энергия не будет успевать потребляться. По достижении критической температуры двигатель остановится, пока полностью не остынет.

Если запитать двигатель напряжением меньше его максимального потребления, то он просто будет работать с меньшей мощностью и медленнее. Следует знать, что он всегда потребляет только указанные 6 единиц энергии, даже если к нему подводить напряжение, повышаемое трансформатором. В некоторых версиях он не имеет интерфейса, из-за чего его параметры нельзя улучшить.

В нижний слот можно положить заряженные аккумулятор или энергокристалл (красный).
Левый слот для установки улучшений — печатных плат с припаянными электронными лампами.

Электронные лампы	Эффект у печатной платы
Оловянные электронные лампы	Добавочное напряжение I (2*) Повышает выходную мощность на 10 RF/т. Повышает потребляемую мощность на 4 EU/т.
Медные электронные лампы	Пониженное напряжение (1*) Понижает выходную мощность на 10 RF/т. Понижает потребляемую мощность на 2 EU/т.
Бронзовые электронные лампы	Добавочное напряжение II (2*) Повышает выходную мощность на 20 RF/т. Повышает потребляемую мощность на 7 EU/т.
Железные электронные лампы	Электроэффективность (1*) Понижает потребляемую мощность на 1 EU/т.

*В скобках названий эффектов указано, сколько раз можно использовать лампу на печатной плате.

Выход энергии через «переднюю сторону» обязательно деревянной трубой!
Можно повернуть ключом из BuildCraft.

Зачем включать анализ электродвигателей в процедуры повседневного обслуживания

Четыре основных факта, позволяющие понять, от чего зависит КПД электродвигателя и какие могут быть причины неисправностей

Электродвигатели превращают электрическую мощность в механическую вращающую силу, которая является «мышцами» промышленного мира. Измерение и анализ таких сил, как механическая мощность, крутящий момент и частота вращения, а также характеристик качества электроэнергии необходимы для оценки работы вращающего оборудования. С помощью этих измерений можно не только спрогнозировать неполадки и предотвратить простои, но и быстро определить, потребуются ли дополнительные проверки, такие как проверка вибрации, анализ центрирования вала или проверка изоляции, для подтверждения полученного результата.

Обычно для точного измерения параметров работы электродвигателя необходимо установить механические датчики. Для этого требуется остановка оборудования, что связано с большими расходами. Механические датчики крайне сложно, а иногда вообще невозможно установить правильно, кроме того, часто стоимость датчиков оказывается нерационально высокой, а их использование вносит в работу оборудования изменения, снижающие общую эффективность системы.

Современные приборы для анализа работы двигателей позволяют с легкостью обнаруживать неисправности электродвигателей. Это связано с тем, что весь процесс стал значительно проще, а количество компонентов и приборов, необходимых для принятия важных решений по техническому обслуживанию, сократилось. Например, с помощью нового анализатора качества электроэнергии и работы электродвигателей Fluke 438-II технические специалисты могут анализировать электрические и механические параметры работы электродвигателей и оценивать качество электроэнергии путем измерения трехфазного входного сигнала, поступающего на электродвигатель, без использования механических датчиков.

Ниже представлены ЧЕТЫРЕ ОСНОВНЫХ ФАКТА, позволяющих понять, от чего зависит КПД электродвигателя и производительность системы.

1. Плохое качество электроэнергии оказывает непосредственное влияние на работу электродвигателя

Аномалии электропитания, такие как переходные процессы, гармоники и дисбаланс, могут привести к серьезным повреждениям электродвигателей. Аномалии электропитания, такие как переходные процессы и гармоники, могут ухудшить работу электродвигателя. Переходные процессы могут привести к серьезным повреждениям изоляции электродвигателя, а также вызвать срабатывание схем защиты от перенапряжения, что может стать причиной финансовых потерь. Гармоники, создающие искажения напряжения и силы тока, оказывают схожее негативное влияние и могут привести к нагреванию электродвигателей и трансформаторов, возможному перегреву и даже поломке. Помимо гармоник может возникать дисбаланс напряжения и силы тока, что часто становится первопричиной повышенной температуры электродвигателя и в долгосрочной перспективе приводит к износу, в том числе к обгоранию обмоток. Благодаря трехфазным измерениям на входе электродвигателя технические специалисты получают обширные данные, которые помогают определить общее качество электроэнергии и выявить первопричины низкой эффективности работы электродвигателя.

2. Крутящий момент влияет на общие характеристики и КПД

Крутящий момент — это величина вращающего усилия, развиваемого электродвигателем и передаваемого на приводимую в движение механическую нагрузку, а частота вращения определяется как частота вращения вала электродвигателя. Крутящий момент электродвигателя, измеряемый в фунто-футах или ньютон-метрах (Н·м) является самой важной переменной, которая характеризует мгновенные механические характеристики. Обычно механический крутящий момент измеряется механическими датчиками, но Fluke 438-II рассчитывает крутящий момент, используя электрические параметры (мгновенные значения напряжения и силы тока) в сочетании с данными номинальной мощности электродвигателя. С помощью измерения крутящего момента можно получить непосредственную информацию о состоянии электродвигателя, нагрузке и даже о самом процессе. Если электродвигатель работает с крутящим моментом в пределах указанных характеристик, это обеспечивает надежную работу в течение продолжительного времени и сокращает расходы на техническое обслуживание.

3. Фактические рабочие характеристики должны соответствовать номинальным

Электродвигатели классифицируются в соответствии со стандартами NEMA (Национальной ассоциации производителей электрооборудования) и IEC (Международной электротехнической комиссии). Классификация осуществляется в соответствии с электрическими и механическими параметрами, такими как: номинальная мощность электродвигателя, полный ток нагрузки, частота вращения электродвигателя и номинальный КПД при полной нагрузке, кроме того, классификация подразумевает описание общих ожидаемых характеристик работы электродвигателя при нормальных условиях. Используя сложные алгоритмы, современные приборы для анализа работы электродвигателей сравнивают трехфазные электрические измерения с номинальными значениями и предоставляют информацию о характеристиках работы электродвигателей в условиях реальной нагрузки. Существует значительная разница между работой электродвигателя в пределах заданных производителем спецификаций и за их пределами. Если электродвигатель работает в условиях механической перегрузки, это приводит к дополнительной нагрузке на его компоненты, включая подшипники, изоляцию и муфты, что снижает КПД и способствует преждевременному выходу из строя.

4. КПД электродвигателя оказывает непосредственное влияние на чистую прибыль

Сегодня в промышленности, как никогда, стремятся к снижению потребления энергии и повышению КПД электродвигателей, предпринимая различные экологические меры. В некоторых странах эти экологические меры приобретают силу закона. Согласно недавнему исследованию на электродвигатели приходится 69 % от потребления всего электричества в промышленности и 46 % от глобального энергопотребления. Выявление плохо работающих или неисправных электродвигателей с последующим их ремонтом или заменой позволяет держать потребление энергии и КПД электродвигателей под контролем. Анализ качества электроэнергии и характеристик работы электродвигателя позволяет выявлять и подтверждать излишнее энергопотребление и низкую эффективность. Также этот анализ может подтвердить улучшение в работе после ремонта или замены. Кроме того, если знать о состоянии электродвигателя и принять меры до возникновения неисправности, это позволит уменьшить риск возникновения потенциально опасных и угрожающих окружающей среде происшествий.

Данные о качестве электроэнергии и работе электродвигателя не являются статическими. Результаты измерений меняются по мере изменения условий. Согласно опросу в сфере промышленности 75 % респондентов заявили, что неисправности в работе электродвигателей ежегодно приводят к простоям предприятия продолжительностью от 1 до 5 дней, а 90 % респондентов заявили, что тревожные признаки на двигателях мощностью выше 50 л. с. появляются меньше чем за месяц до отказа (36 % заявили, что тревожные признаки появляются меньше чем за день до отказа). Сбор исходных данных является первым шагом в создании программы предупредительного или профилактического технического обслуживания. Начните с точных базовых показателей работы электродвигателя, затем сделайте последующие измерения и проследите динамику. Для достижения наилучших результатов необходимо выполнять измерения, которые будут сравниваться, при одинаковых, повторяющихся условиях эксплуатации, желательно в одно и то же время суток. Такой принцип можно применять при сборе данных о качестве электроэнергии (гармоники, дисбаланс, напряжение и т. д.), а также при анализе работы электродвигателей (крутящий момент, частота вращения, механическая мощность, КПД).

Новый анализатор качества электроэнергии и работы электродвигателей Fluke 438-II упрощает сбор исходных данных по электродвигателям прямого пуска и способствует обнаружению электрических и механических неисправностей без остановки производственного процесса. Для измерений характеристик двигателей, запитанных через частотно-регулируемые приводы, необходимо, чтобы привод представлял собой систему с управлением по вольт-частотной характеристике (преобразователь напряжения) в диапазоне частот от 40 до 70 Гц и несущей частотой от 2,5 кГц до 20 кГц. Анализ электрических и механических параметров работы электродвигателей предоставляет данные, необходимые для поддержания предприятия в рабочем состоянии.

Как работает электродвигатель постоянного тока

Если вы помните уроки физики в школе, то существует вероятность того, что учитель показывал вам, как работает электродвигатель постоянного тока. Это далеко не самая сложная конструкция, и маленький моторчик вы можете смастерить даже своими руками. Но для этого вам нужно понимать, как именно он работает.

Состоит электродвигатель постоянного тока из двух основных частей – статора и ротора. Статор представляет собой источник магнитного поля, причем это не обязательно должен быть именно постоянный магнит, который вам, вероятнее всего, сразу же пришел на ум. На самом деле постоянные магниты довольно редко используются в двигателях постоянного тока – чаще всего роль статора исполняет обмотка возбуждения. В маленьких моторчиках магнит подходит просто идеально, но чем больше размер двигателя, тем менее эффективным становится магнит. Что касается ротора, то он представляет собой якорь, состоящий из обмотки и коллекторного узла.

Принцип работы электродвигателя постоянного тока довольно прост. Статор порождает магнитное поле, от которого пытается оттолкнуться обмотка якоря. Для этого она совершает половину оборота, чтобы вывести силу сопротивления на ноль и прийти в состояние покоя, но, к сожалению, этому не суждено случиться. Причиной является коллектор, который, при прохождении половины оборота, перекл
ючает полярность – и обмотка оказывается точно в той же ситуации, как и с самого начала. Соответственно, ей приходится опять совершать пол-оборота, чтобы коллектор снова переключил полярность, и движение продолжалось. Именно за счет этого и осуществляется работа электродвигателя постоянного тока. Коллектор представляет собой своеобразный инвертор, за счет которого постоянно меняется полярность, и этот процесс обеспечивает беспрерывное вращение ротора, пока к двигателю подается электроток. Как вы уже поняли, это довольно простой мотор, который по-прежнему используется в различных сферах деятельности. Но стоит отметить, что асинхронные электродвигатели, то есть электродвигатели переменного тока, на сегодняшний день являются гораздо более популярными, так как они обладают намного более внушительным функционалом. Однако при этом двигатели постоянного тока не теряют своей актуальности в тех сферах, где они лучше всего подходят – малые габариты и надежность работы позволили им прочно закрепиться в различных сферах деятельности.

Как работает электродвигатель?

Почти неизбежно вы придете к моменту своей жизни, когда столкнетесь с несчастным маленьким ребенком и движущейся игрушкой, которая больше не двигается. Вы можете разобрать игрушку, полагаясь на свою удобство, чтобы спасти положение, но, оставшись с кучей компонентов, вы вполне можете задаться вопросом, как эти витки яркой проволоки создают движение. Помимо сломанных игрушек, электродвигатели используются во многих устройствах, которые заставляют наше современное общество двигаться, от автомобилей до часов и охлаждающих вентиляторов в вашем компьютере.

Детали электродвигателя

Электродвигатель создает вращательное или круговое движение. Центральная часть двигателя — это цилиндр, называемый якорем или ротором. Якорь удерживает остальные компоненты, а также является частью двигателя, которая вращается. Вокруг якоря находится статор, в котором находятся изолированные катушки с проволокой, обычно медной. Когда к двигателю подается ток, статор создает магнитное поле, которое приводит в движение якорь. В зависимости от конструкции двигателя вы также можете найти щетки или тонкие металлические волокна, которые удерживают ток на противоположной стороне двигателя во время его вращения.

Как заставить его работать

Вы могли заметить, что когда у вас есть два магнита, противоположные полюса притягиваются, а подобные полюса отталкиваются. Электродвигатель использует этот принцип для создания крутящего момента или силы вращения. Не электрический ток сам по себе, а создаваемое им магнитное поле генерирует силу, когда электродвигатель находится в движении. Электричество, движущееся по проводу, создает круговое магнитное поле, в котором провод является источником и центром вращения. Когда вы добавляете ток, статор и якорь образуют стабильное магнитное поле и электромагнит, который толкается или вращается в этом поле соответственно.

Различные типы электродвигателей

Базовый двигатель работает от постоянного или постоянного тока, но другие двигатели могут работать от переменного или переменного тока. Батареи вырабатывают постоянный ток, а розетки в вашем доме — переменные. Для того, чтобы двигатель работал от сети переменного тока, необходимы два намотанных магнита, которые не соприкасаются. Они приводят в движение двигатель посредством явления, известного как индукция. Эти асинхронные двигатели являются бесщеточными, так как не требуют физического контакта, который обеспечивает щетка.Некоторые двигатели постоянного тока также являются бесщеточными и вместо этого используют переключатель, который изменяет полярность магнитного поля, чтобы двигатель работал. Универсальные двигатели — это асинхронные двигатели, которые могут использовать любой источник энергии.

Создание простого электродвигателя

Теперь, когда у вас есть основные части и принципы, вы можете играть с концепцией дома. Сделайте катушку из медной проволоки более низкого сечения и проткните каждый конец через алюминиевую банку, чтобы подвесить ее. Поместите небольшой сильный магнит с обеих сторон подвешенной катушки, чтобы создать магнитное поле.Если вы прикрепите аккумулятор к обеим банкам с помощью зажимов из крокодиловой кожи, ваша катушка станет электромагнитом, а созданный вами ротор из медной проволоки должен начать вращаться.

Электродвигатель — Energy Education

Рисунок 1. Электродвигатель от старого пылесоса. ^[1]
Рисунок 2. Электрический ротор. ^[2]

Электродвигатель — это устройство, используемое для преобразования электричества в механическую энергию, противоположное электрическому генератору. Они работают, используя принципы электромагнетизма, который показывает, что сила прилагается, когда электрический ток присутствует в магнитном поле.Эта сила создает крутящий момент на проволочной петле, присутствующей в магнитном поле, которая заставляет двигатель вращаться и выполнять полезную работу. Двигатели используются в широком спектре приложений, таких как вентиляторы, электроинструменты, бытовая техника, электромобили и гибридные автомобили.

Как они работают

У двигателей

есть много разных рабочих частей, чтобы они постоянно вращались, обеспечивая необходимую мощность. Двигатели могут работать от постоянного (DC) или переменного (AC) тока, и оба имеют свои преимущества и недостатки. Для целей этой статьи будет проанализирован двигатель постоянного тока, чтобы прочитать о двигателях переменного тока, щелкните здесь.

Основные части двигателя постоянного тока включают: ^[3]

• Статор: Неподвижная часть двигателя, а именно магнит. Электромагниты часто используются для увеличения мощности.

• Ротор: Катушка, которая установлена ​​на оси и вращается с высокой скоростью, передавая системе механическую энергию вращения.

• Коммутатор: Этот компонент является ключевым в двигателях постоянного тока, его можно увидеть на рисунках 3 и 4.Без него ротор не смог бы вращаться непрерывно из-за противодействующих сил, создаваемых изменяющимся током. Коммутатор позволяет ротору вращаться, меняя направление тока каждый раз, когда катушка делает пол-оборота.

• Щетки: Они подключаются к клеммам источника питания, позволяя электроэнергии течь в коммутатор.

• Двигатель постоянного тока

• Рисунок 3: Базовая установка двигателя постоянного тока. ^[3]

• Рис. 4: Анимация двигателя в действии.Коммутатор вращается, чтобы ротор вращался непрерывно. ^[3]

Список литературы

Электродвигатели — Как работают электродвигатели? — Высшее — OCR 21C — Объединенная научная редакция GCSE — OCR 21st Century

Объяснение электродвигателя

На схеме показан простой двигатель, работающий на постоянном токе (dc).

Правило левой руки Флеминга может быть использовано для объяснения того, почему катушка вращается.

Начиная с позиции, показанной на схеме двигателя постоянного тока:

• ток в левой части катушки вызывает силу, направленную вниз, и ток в правая часть катушки создает восходящую силу
• zsptv829t4.0.0.0.1:0.1.0.$0.$2.$4.$1″> катушка вращается против часовой стрелки из-за сил, описанных выше.

Когда катушка расположена вертикально, она движется параллельно магнитному полю, не создавая силы.Это приведет к остановке двигателя, но две особенности позволяют катушке продолжать вращение:

• импульс двигателя заставляет его немного продолжать вращаться
• коммутатор с разъемным кольцом меняет направление тока каждый полувиток

Это означает, что ток в левой части катушки все еще вызывает силу, направленную вниз, а ток в правой части катушки по-прежнему вызывает силу, направленную вверх.

Это означает, что силы воздействия двигателя продолжают вызывать вращение катушки против часовой стрелки.

Электродвигатели влияют практически на все аспекты повседневной жизни. Их можно найти в домах, школах и даже в автомобилях.

Как работает электродвигатель в автомобиле

Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей: статора и ротора. Статор состоит из трех частей: сердечника статора, токопроводящего провода и рамы. Сердечник статора представляет собой группу стальных колец, которые изолированы друг от друга и затем соединены друг с другом.
Внутри этих колец есть прорези, через которые проводящий провод будет наматывать обмотки статора.Проще говоря, в трехфазном асинхронном двигателе есть три разных типа проводов. Вы можете назвать эти типы проводов Фазой 1, Фазой 2 и Фазой 3.
Каждый тип проводов наматывается вокруг пазов на противоположных сторонах внутренней части сердечника статора. Как только токопроводящий провод находится внутри сердечника статора, сердечник помещается в раму.

Как работает электродвигатель?

Из-за сложности темы ниже приводится упрощенное объяснение того, как четырехполюсный трехфазный асинхронный двигатель переменного тока работает в автомобиле.Все начинается с аккумулятора в автомобиле, который подключен к двигателю. Электроэнергия поступает в статор через аккумуляторную батарею автомобиля. Катушки внутри статора (сделанные из токопроводящей проволоки) расположены на противоположных сторонах сердечника статора и в некотором смысле действуют как магниты. Следовательно, когда электрическая энергия от автомобильного аккумулятора подается на двигатель, катушки создают вращающиеся магнитные поля, которые тянут проводящие стержни на внешней стороне ротора за ним. Вращающийся ротор — это то, что создает механическую энергию, необходимую для вращения шестерен автомобиля, которые, в свою очередь, вращают шины.В обычном автомобиле, то есть неэлектрическом, есть и двигатель, и генератор. Аккумулятор питает двигатель, который приводит в действие шестерни и колеса. Вращение колес — это то, что затем приводит в действие генератор в автомобиле, а генератор перезаряжает аккумулятор. Вот почему вам советуют водить машину в течение некоторого времени после прыжка: аккумулятор необходимо перезарядить, чтобы он функционировал должным образом. В электромобиле нет генератора.
Итак, как же тогда перезаряжается аккумулятор? Хотя нет отдельного генератора переменного тока, двигатель в электромобиле действует как двигатель и как генератор переменного тока.

Рис. 1. Термин «переменный ток» определяет тип электричества, характеризующийся напряжением и током, которые меняются во времени.

Это связано с переменным характером сигнала переменного тока, который позволяет легко повышать или понижать напряжение до различных значений. Это одна из причин, почему электромобили так уникальны.
Как упоминалось выше, аккумулятор запускает двигатель, который подает энергию на шестерни, которые вращают шины. Этот процесс происходит, когда ваша нога находится на акселераторе — ротор тянется вращающимся магнитным полем, требуя большего крутящего момента.Но что происходит, когда вы отпускаете акселератор? Когда ваша нога отрывается от акселератора, вращающееся магнитное поле останавливается, и ротор начинает вращаться быстрее (в отличие от магнитного поля). Когда ротор вращается быстрее, чем вращающееся магнитное поле в статоре, это действие перезаряжает аккумулятор, действуя как генератор переменного тока.

Переменный ток и постоянный

Концептуальные различия этих двух типов токов должны быть очевидны; в то время как один ток (постоянный) постоянный, другой (переменный) более прерывистый.Однако все немного сложнее, чем это простое объяснение, поэтому давайте разберем эти два термина более подробно.

Постоянный ток (DC)

Непрерывный ток означает постоянный однонаправленный электрический поток. Кроме того, напряжение сохраняет полярность во времени. На батареях, собственно, четко обозначен положительный и отрицательный полюсы. Они используют постоянную разность потенциалов для генерации тока всегда в одном и том же направлении.В дополнение к батареям, топливным элементам и солнечным батареям, скольжение между определенными материалами может производить постоянный ток.

Переменный ток (AC)

Термин «переменный ток» определяет тип электричества, характеризующийся напряжением (представьте давление воды в шланге) и током (представьте скорость потока воды через шланг), которые изменяются во времени (рис. 1). При изменении напряжения и тока сигнала переменного тока они чаще всего следуют по форме синусоидальной волны.Поскольку форма волны является синусоидальной, напряжение и ток чередуются с положительной и отрицательной полярностью при просмотре во времени. Форма синусоидальной волны сигналов переменного тока обусловлена ​​способом генерации электричества.
Еще один термин, который вы можете услышать при обсуждении электроэнергии переменного тока, — это частота. Частота сигнала — это количество полных волновых циклов, завершенных за одну секунду времени. Частота измеряется в герцах (Гц), а в США стандартная частота в электросети составляет 60 Гц.Это означает, что сигнал переменного тока колеблется с частотой 60 полных обратных циклов каждую секунду.

Почему это важно?

Электроэнергия переменного тока — лучший способ передачи полезной энергии от источника генерации (например, плотины или ветряной мельницы) на большие расстояния.

Рис. 2. Многофазная система использует несколько напряжений для сдвига фазы отдельно от каждого из них, чтобы намеренно выйти из строя.

Это связано с переменным характером сигнала переменного тока, который позволяет легко повышать или понижать напряжение до различных значений.Вот почему в розетках вашего дома будет указано 120 вольт переменного тока (безопаснее для потребления человеком), но напряжение распределительного трансформатора, который подает питание в район (те цилиндрические серые коробки, которые вы видите на полюсах линии электропередачи), может иметь напряжение до 66 кВА (66000 вольт переменного тока).
Электроэнергия переменного тока позволяет нам создавать генераторы, двигатели и распределительные системы из электричества, которые намного более эффективны, чем постоянный ток, поэтому переменный ток является наиболее популярным током энергии для приложений питания.

Как работает трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель?

Большинство крупных промышленных двигателей представляют собой асинхронные двигатели, которые используются для питания дизельных поездов, посудомоечных машин, вентиляторов и многих других вещей. Однако что именно означает «асинхронный» двигатель?
С технической точки зрения это означает, что обмотки статора индуцируют ток, протекающий в проводники ротора.
С точки зрения непрофессионала это означает, что двигатель запускается, потому что электричество индуцируется в роторе магнитными токами, а не прямым подключением к электричеству, как у других двигателей, таких как коллекторный двигатель постоянного тока.
Что означает многофазность? Всякий раз, когда у вас есть статор, в котором имеется несколько уникальных обмоток на полюс двигателя, вы имеете дело с многофазностью (рис. 2).
Обычно предполагается, что многофазный двигатель состоит из трех фаз, но есть двигатели, которые используют две фазы. Многофазная система использует несколько напряжений для сдвига фаз отдельно от каждого, чтобы намеренно выйти из строя.

Рис. 3. Три фазы — это токи электрической энергии, которые подводятся к статору через аккумулятор автомобиля.

Что означает трехфазный ? Основываясь на основных принципах Николы Теслы, определенных в его многофазном асинхронном двигателе, сформулированном в 1883 году, «трехфазный» относится к токам электрической энергии, которые подводятся к статору через аккумуляторную батарею автомобиля (рис. 3).
Эта энергия заставляет катушки проводящих проводов вести себя как электромагниты. Простой способ понять три фазы — это рассмотреть три цилиндра в форме буквы Y, использующие энергию, направленную к центральной точке, для выработки энергии. Когда энергия создается, ток течет в пары катушек внутри двигателя таким образом, что он естественным образом создает северный и южный полюсы внутри катушек, позволяя им действовать как противоположные стороны магнита.

Лучшие электромобили

По мере того, как эта технология продолжает развиваться, характеристики электромобилей начинают быстро догонять и даже превосходить их газовые аналоги. Несмотря на то, что электромобилям еще предстоит пройти определенное расстояние, прорывы, предпринятые такими компаниями, как Tesla и Toyota, вселили надежду на то, что будущее транспорта больше не будет зависеть от ископаемого топлива.На данный момент мы все знаем, какой успех Tesla испытывает в этой области, выпустив седан Tesla Model S, способный проехать до 288 миль, разогнаться до 155 миль в час и иметь крутящий момент 687 фунт-фут.
Тем не менее, есть десятки других компаний, которые добиваются значительного прогресса в этой области, например, Ford Fusion Hybrid, Toyota Prius и Camry-Hybrid, Mitsubishi iMiEV, Ford Focus, BMW i3, Chevy’s Spark и Mercedes B-Class Electric. (рис.4).

Электромобили и окружающая среда

Электродвигатели влияют на окружающую среду как напрямую, , так и косвенно, на микро- и макроуровне.Это зависит от того, как вы хотите воспринимать ситуацию и сколько энергии вам нужно. С индивидуальной точки зрения, электромобили не требуют бензина для работы, что приводит к тому, что автомобили без выбросов заполняют наши шоссе и города. Хотя это представляет собой новую проблему с дополнительным бременем производства электроэнергии, оно снижает нагрузку на миллионы автомобилей, густонаселенных в городах и пригородах, выбрасывающих токсины в воздух (рис. 5).
Примечание. Значения MPG (миль на галлон), указанные для каждого региона, представляют собой комбинированный рейтинг экономии топлива для города / шоссе бензинового автомобиля, который будет иметь глобальное потепление, эквивалентное вождению электромобиля.Рейтинги выбросов глобального потепления в регионах основаны на данных электростанций за 2012 год в базе данных EPA eGrid 2015. Сравнения включают выбросы при производстве бензина и электрического топлива. Среднее значение в 58 миль на галлон в США — это средневзвешенное значение продаж, основанное на том, где были проданы электромобили в 2014 году. С большой точки зрения рост количества электромобилей дает несколько преимуществ.

Рис. 5. Значения количества миль на галлон для каждого региона страны представляют собой комбинированный рейтинг экономии топлива для города / шоссе бензиновым автомобилем, который при глобальном потеплении эквивалентен управлению электромобилем.

Во-первых, снижается уровень шумового загрязнения, так как шум, издаваемый электродвигателем, намного ниже, чем шум газового двигателя. Кроме того, поскольку электрические двигатели не требуют того же типа смазочных материалов и технического обслуживания, что и газовые двигатели, количество химикатов и масел, используемых в автомагазинах, будет сокращено из-за меньшего количества автомобилей, нуждающихся в проверках.

Заключение

Электродвигатель меняет ход истории точно так же, как паровой двигатель и печатный станок изменили определение прогресса. Хотя электрический двигатель не открывает новые возможности в том же духе, что и эти изобретения, он открывает совершенно новый сегмент транспортной индустрии, который не только ориентирован на стиль и производительность, но и на внешнее воздействие . Таким образом, хотя электрический двигатель, возможно, не реформирует мир из-за внедрения какого-то нового изобретения или создания нового рынка, он меняет определение того, как мы, как общество, определяем прогресс. Если больше ничего не получится от достижений в области электродвигателя, то по крайней мере мы можем сказать, что наше общество продвинулось вперед с осознанием своего воздействия на окружающую среду.Это новое определение прогресса, определяемого электрическим двигателем.
(Джилл Скотт)

Работа электродвигателя | Electrical4U

Электродвигатель — это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. В основном существует три типа электродвигателей.

1. Двигатель постоянного тока.
2. Асинхронный двигатель.
3. Синхронный двигатель.

Все эти двигатели работают по более или менее одинаковому принципу. Работа электродвигателя в основном зависит от взаимодействия магнитного поля с током.
Теперь мы обсудим основной принцип работы электродвигателя один за другим для лучшего понимания предмета.

Работа двигателя постоянного тока

Принцип работы двигателя постоянного тока в основном зависит от правила левой руки Флеминга. В базовом двигателе постоянного тока между магнитными полюсами размещен якорь. Если обмотка якоря запитана от внешнего источника постоянного тока, ток начинает течь по проводникам якоря. Поскольку проводники проводят ток внутри магнитного поля, они испытывают силу, которая стремится вращать якорь.Предположим, что проводники якоря под N полюсами полевого магнита проводят ток вниз (крестики), а проводники под S полюсами проводят ток вверх (точки). Применяя правило левой руки Флеминга, можно определить направление силы F, испытываемой проводником под N полюсами, и силу, испытываемую проводниками под S-полюсами. Обнаружено, что в любой момент силы, действующие на проводники, имеют такое направление, что они стремятся вращать якорь.
Опять же, из-за этого вращения проводники под N-полюсами попадают под S-полюс, а проводники под S-полюсами — под N-полюс.В то время как проводники идут от N-полюса к S-полюсу и S-полюса к N-полюсу, направление тока через них меняется на противоположное с помощью коммутатора.

Из-за этого реверсирования тока все проводники проходят под N-полюсами, переносят ток в нисходящем направлении, а все проводники под S-полюсами несут ток в восходящем направлении, как показано на рисунке. Следовательно, каждый проводник испытывает силу на N-полюсе в одном и том же направлении, и то же самое верно для проводников, проходящих под S-полюсами. Это явление помогает развивать постоянный и однонаправленный крутящий момент.

Работа асинхронного двигателя

Работа электродвигателя в случае асинхронного двигателя немного отличается от двигателя постоянного тока. В однофазном асинхронном двигателе, когда однофазное питание подается на обмотку статора, создается пульсирующее магнитное поле, а в трехфазном асинхронном двигателе, когда трехфазное питание подается на трехфазную обмотку статора, создается вращающееся магнитное поле. . Ротор асинхронного двигателя может быть намотанным или с короткозамкнутым ротором.Каким бы ни был тип ротора, проводники на нем закорочены на концах, образуя замкнутый контур. Из-за вращающегося магнитного поля магнитный поток проходит через воздушный зазор между ротором и статором, проходит мимо поверхности ротора и, таким образом, разрезает проводник ротора.

Следовательно, согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, в проводниках замкнутого ротора будет циркулировать индуцированный ток. Величина наведенного тока пропорциональна скорости изменения магнитной связи во времени.И снова эта скорость изменения магнитной связи пропорциональна относительной скорости между ротором и вращающимся магнитным полем. В соответствии с законом Ленца ротор будет пытаться уменьшить все причины возникновения в нем тока. Следовательно, ротор вращается и пытается достичь скорости вращающегося магнитного поля, чтобы уменьшить относительную скорость между ротором и вращающимся магнитным полем.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя — видео

Работа двигателя Schronous

В синхронном двигателе, когда сбалансированное трехфазное питание подается на неподвижную трехфазную обмотку статора, создается вращающееся магнитное поле, которое вращается с синхронной скоростью.Теперь, если внутри этого вращающегося магнитного поля поместить электромагнит, он будет магнитно заблокирован с вращающимся магнитным полем, и первый вращается с вращающимся магнитным полем с той же скоростью, что и с синхронной скоростью.

Как работает двигатель постоянного тока?

Двигатель постоянного тока (постоянного тока) — это электродвигатель, который подает питание на машины, поскольку он использует электрическую энергию для выполнения своей основной функции.

Появление этого двигателя в 1870-х годах проложило путь ко второй промышленной революции.

Основной принцип работы двигателя постоянного тока основан на том, как магниты реагируют друг на друга: как магнитные полюса отталкиваются, а магнитные полюса притягиваются. Когда вы посмотрите на двигатель постоянного тока, вы увидите катушку с проволокой (якорь) и подковообразный магнит (статор) как часть его основных компонентов. Каждый раз, когда через катушку проходит электрический ток, создается электромагнитное поле, которое выравнивается по центру катушки. Когда вы включаете или выключаете ток, магнитное поле также включается или выключается.

Изображение любезно предоставлено GSU.edu

Процесс начинается с подачи электрического тока от батареи или прямого источника. Ток течет от положительного вывода и проходит через полукруглый коммутатор, прикрепленный к каждому концу катушки с проводом. Щетки на коммутаторе позволяют току проходить через петлю из медного провода между двумя магнитными полюсами. Щетки поддерживают путь тока — проходя вправо и обратно влево. Реверс электрического тока каждые пол-оборота поддерживает вращение провода в одном и том же направлении.Без этого коммутатора все, что вы когда-либо получите, — это поворот на 180 °. Когда направление тока меняется на противоположное, генерируемое магнитное поле заставляет катушку сделать еще один поворот на 180 ° в том же направлении, чтобы завершить полный оборот.

Каждый раз, когда протекает электрический ток, сила перемещает провод. На южном полюсе магнита создается направленная вверх сила, которая заставляет провод двигаться вверх. На северном полюсе магнита создается направленная вниз сила, которая заставляет провод двигаться вниз.Это заставляет катушку с проволокой вращаться вокруг оси или крутящего момента.

Скорость двигателя постоянного тока можно регулировать с помощью напряжения, подаваемого на якорь. В большинстве случаев наибольший крутящий момент достигается на низкой скорости. Это приложение лучше всего подходит для трамваев и других электромобилей.

Статьи по теме:

Мотор Давенпорта: первый запатентованный электродвигатель

Основы «DC» электричества

Что такое электрический ток

Как работает магнит

Как сделать электромагнит?

Как работают моторы и как выбрать мотор для вашего проекта

Как работают двигатели и как выбрать правильный двигатель

Моторы можно найти практически везде.Это руководство поможет вам изучить основы электродвигателей, доступные типы и способы выбора правильного электродвигателя. Основные вопросы, на которые нужно ответить при принятии решения о том, какой двигатель наиболее подходит для применения, — это какой тип выбрать и какие характеристики имеют значение.

Как работают моторы?

Электродвигатели работают, преобразуя электрическую энергию в механическую энергию для создания движения. Сила создается внутри двигателя за счет взаимодействия между магнитным полем и переменным (AC) или постоянным (DC) током обмотки. С увеличением силы тока увеличивается и сила магнитного поля. Помните о законе Ома (V = I * R); напряжение должно увеличиваться, чтобы поддерживать тот же ток при увеличении сопротивления.

Электродвигатели имеют множество применений. Обычные промышленные применения включают воздуходувки, станки и электроинструменты, вентиляторы и насосы. Любители обычно используют двигатели в небольших приложениях, требующих движения, таких как робототехника или модули с колесами.

Типы двигателей:

Существует множество типов двигателей постоянного тока , но наиболее распространены щеточные или бесщеточные.Также существуют вибрационные двигатели, шаговые двигатели и серводвигатели.

Щеточные двигатели постоянного тока — одни из самых простых и используются во многих бытовых приборах, игрушках и автомобилях. Они используют контактные щетки, которые подключаются к коммутатору для изменения направления тока. Они недороги в производстве, просты в управлении и имеют отличный крутящий момент на низких скоростях (измеряется в оборотах в минуту или об / мин). Несколько недостатков заключаются в том, что они требуют постоянного обслуживания для замены изношенных щеток, имеют ограниченную скорость из-за нагрева щеток и могут создавать электромагнитный шум из-за искрения щеток.

Щеточный двигатель постоянного тока

Бесщеточные двигатели постоянного тока используют постоянные магниты в роторном узле. Они популярны на рынке хобби для применения в самолетах и ​​наземной технике. Они более эффективны, требуют меньше обслуживания, производят меньше шума и имеют более высокую удельную мощность, чем щеточные двигатели постоянного тока. Они также могут производиться серийно и напоминать двигатель переменного тока с постоянной частотой вращения, за исключением питания от постоянного тока. Однако есть несколько недостатков, в том числе то, что ими трудно управлять без специального регулятора, и они требуют низких пусковых нагрузок и специализированных редукторов в приводах, что приводит к более высоким капитальным затратам, сложности и экологическим ограничениям.

Бесщеточный двигатель постоянного тока

Вибрационные двигатели используются в приложениях, требующих вибрации, таких как мобильные телефоны или игровые контроллеры. Они генерируются электродвигателем и имеют несбалансированную массу на приводном валу, которая вызывает вибрацию. Их также можно использовать в неэлектронных зуммерах, которые вибрируют для звуковой сигнализации или для сигналов тревоги или дверных звонков.

Вибрационный двигатель

Когда требуется точное позиционирование, шаговые двигатели — ваш друг.Они используются в принтерах, станках и системах управления технологическими процессами и рассчитаны на высокий удерживающий момент, который дает пользователю возможность переходить от одного шага к другому. У них есть система контроллера, которая определяет положение посредством сигнальных импульсов, посылаемых драйверу, который интерпретирует их и передает пропорциональное напряжение на двигатель. Их относительно просто сделать и контролировать, но они постоянно потребляют максимальный ток. Расстояние небольшого шага ограничивает максимальную скорость, и шаги можно пропустить при высоких нагрузках.

Шаговый двигатель

Серводвигатели — еще один популярный двигатель на рынке хобби, который используется для неточного управления положением. Их популярные приложения включают приложения дистанционного управления, такие как игрушечные радиоуправляемые автомобили и робототехника. Они состоят из двигателя, потенциометра и схемы управления и в основном управляются с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ), посредством отправки электрических импульсов на провод управления. Сервоприводы могут быть переменного или постоянного тока. Сервоприводы переменного тока могут выдерживать более высокие скачки тока и используются для промышленного оборудования, тогда как сервоприводы постоянного тока предназначены для небольших любительских приложений.Чтобы узнать больше о сервомоторах, ознакомьтесь с нашей статьей Как работают сервомоторы .

Существует три основных типа двигателей переменного тока: асинхронные, синхронные и промышленные.

Асинхронные двигатели называются асинхронными двигателями, поскольку они не вращаются с одинаковой постоянной скоростью или не медленнее, чем указанная частота. Скольжение , разница между фактической и синхронной скоростью, необходимо для создания крутящего момента , крутящего момента, вызывающего вращение, в асинхронных двигателях.Магнитное поле, окружающее ротор этих двигателей, создается наведенным током.

Ротор синхронных двигателей вращается с постоянной скоростью при подаче переменного тока. Их магнитное поле создается постоянными магнитами. Промышленные двигатели предназначены для трехфазных систем с высокой мощностью, таких как конвейеры или воздуходувки. Двигатели переменного тока также можно найти в бытовой технике и других приложениях, таких как часы, вентиляторы и дисководы.

Что нужно учитывать при покупке мотора:

При выборе двигателя необходимо обратить внимание на несколько характеристик, но наиболее важными являются напряжение, ток, крутящий момент и скорость (об / мин).

Ток питает двигатель, а слишком большой ток приведет к его повреждению. Для двигателей постоянного тока важны рабочий ток и ток остановки. Рабочий ток — это средняя величина тока, которую двигатель может потреблять при типичном крутящем моменте. Ток остановки обеспечивает достаточный крутящий момент для двигателя, чтобы работать со скоростью остановки или 0 об / мин. Это максимальный ток, который двигатель может потреблять, а также максимальная мощность, умноженная на номинальное напряжение. Радиаторы важны, если двигатель постоянно работает или работает с напряжением выше номинального, чтобы не допустить плавления катушек.

Напряжение используется для поддержания протекания чистого тока в одном направлении и для преодоления обратного тока. Чем выше напряжение, тем выше крутящий момент. Номинальное напряжение двигателя постоянного тока указывает на наиболее эффективное напряжение во время работы. Обязательно подайте рекомендованное напряжение. Если вы приложите слишком мало вольт, двигатель не будет работать, а слишком высокое напряжение может привести к короткому замыканию обмоток, что приведет к потере мощности или полному разрушению.

Рабочие значения и значения остановки также необходимо учитывать с крутящим моментом.Рабочий крутящий момент — это величина крутящего момента, которую двигатель был спроектирован для передачи, а крутящий момент при остановке — это величина крутящего момента, создаваемого при подаче мощности от скорости остановки. Вы всегда должны смотреть на требуемый рабочий крутящий момент, но в некоторых приложениях вам потребуется знать, насколько далеко вы можете толкнуть двигатель. Например, для колесного робота хороший крутящий момент равен хорошему ускорению, но вы должны убедиться, что крутящий момент сваливания достаточно высок, чтобы поднять вес робота. В этом случае крутящий момент важнее скорости.

Скорость или скорость (об / мин) может быть сложной для двигателей.