Электродвигатель

от
Электродвигатель — это электрическая машина, с помощью которой электрическая энергия преобразуется в механическую энергию, для приведения в действие различных механизмов. Электродвигатель является основным элементом электропривода.

В некоторых режимах работы электропривода электродвигатель выполняет обратное преобразование энергии, то есть работает в режиме электрогенератора.

По типу создаваемого механического движения электродвигатели делятся на вращающиеся, линейные и др. Под электродвигателем чаще всего подразумевается вращающийся двигатель, поскольку он получил наибольшее применение.

Область науки и техники, изучающая электрические машины, — электромеханика. Считается, что его история начинается в 1821 году, когда М. Фарадеем был создан первый электродвигатель.

Конструкция двигателя

Основными компонентами вращающегося электродвигателя являются статор и ротор. Статор является неподвижной частью. Ротор — это вращающаяся часть.

Стандартная конструкция вращающегося двигателя

У большинства электродвигателей ротор расположен внутри статора. Электродвигатели, в которых ротор расположен снаружи статора, называются электродвигателями наизнанку.

Принцип работы двигателя

1. Согласно закону Ампера, на проводник с током I в магнитном поле будет действовать сила F.
2. Если проводник с током I согнуть в рамку и поместить в магнитное поле, то две стороны рамки, которые находятся под прямым углом к магнитному полю, будут испытывать противоположно направленные силы F.
3. Силы, действующие на раму, создают крутящий момент или момент силы, вращая ее.
4. Якорь производимых электродвигателей имеет несколько витков для обеспечения большего постоянного крутящего момента.
5. Магнитное поле может создаваться как магнитами, так и электромагнитами. Электромагнит обычно представляет собой провод, намотанный на сердечник. Таким образом, согласно закону индукции Фарадея, ток, протекающий в рамах, вызовет ток в обмотках электромагнита, который, в свою очередь, создаст магнитное поле.
    Подробное описание принципа работы электродвигателей разных типов:

  • Принцип работы однофазного асинхронного двигателя
  • Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя
  • Принцип работы синхронного двигателя

Классификация двигателей

Вращающийся электродвигатель
Автономные С внешней коммутацией
Механические коллекторные двигатели Электронно-коллекторные двигатели 1 Асинхронные двигатели Синхронные двигатели
Переменный ток Постоянного тока AC2 Переменный ток
  • Универсальный двигатель
  • Отталкивающий двигатель
  • Электродвигатель постоянного тока с электрическим возбуждением (обмотанный статор)
      Соединение обмоток

    • С раздельным возбуждением
    • Серии
    • Шунт
    • Составные
  • Двигатель постоянного тока PM
  • Двигатель постоянного тока
    (бесщеточный двигатель + EPC | + RPS)
  • SRM
    (реактивный двигатель с ротором с выпуклым полюсом и сосредоточенной обмоткой статора + EPC |+ RPS)
  • Трехфазные
    (многофазные)

    • SCIM
    • WRIM
  • Двухфазный
    (конденсаторный двигатель)
  • Однофазные
    • со вспомогательной обмоткой
    • с затененным полюсом
    • с асимметричным статором
  • WRSM
  • PMSM
    • IPMSM
    • SPMSM
    • Гибридные
  • SyRM
  • Гистерезис
  • Гибридный SyRM-PM
  • Гистерезис-нежелание
  • Шаговый 3
Простая электроника Выпрямитель, транзисторы Более сложная
электроника		 Наиболее сложная электроника (VFD)
при наличии
Примечание:
  1. Эта категория не представляет отдельный класс электродвигателей, поскольку устройства рассматриваемой категории (BLDC, SRM) представляют собой комбинацию бесщеточного двигателя, электрического преобразователя (инвертора) и, в некоторых случаях, датчика положения ротора (например, датчики Холла). В этих устройствах электрический преобразователь, ввиду его низкой сложности и небольших размеров, обычно встроен в электродвигатель.
  2. Электродвигатели, используемые в BLDC и SRM, являются двигателями переменного тока. Однако из-за наличия электрического преобразователя в этих устройствах они подключены к электросети постоянного тока.
  3. Шаговый двигатель не является отдельным классом двигателей. Конструктивно это PMSM, SyRM или гибридный SyRM-PM.
Сокращение:
  • Постоянный ток — постоянный ток
  • BLDC — бесщеточный двигатель постоянного тока
  • EPC — преобразователь электрической мощности
  • RPS — датчик положения ротора
  • Реактивный двигатель с коммутацией SRM
  • SCIM — асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
  • Асинхронный двигатель с вращающимся ротором
  • Синхронный двигатель с вращающимся ротором WRSM
  • PMSM — синхронный двигатель с постоянными магнитами
  • SPMSM — синхронный двигатель с постоянным магнитом на поверхности
  • IPMSM — внутренний синхронный двигатель с постоянными магнитами
  • SyRM – синхронный реактивный двигатель
  • PM — постоянный магнит
  • VFD — частотно-регулируемый привод

Типы электродвигателей

Коллекторные двигатели

Коллекторная машина представляет собой вращающуюся электрическую машину, у которой по крайней мере одна из обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, соединена с коллектором [1]. В коллекторном двигателе щеточно-коллекторный узел выполняет функцию датчика положения ротора и переключателя тока в обмотках.

Универсальный двигатель

Могут работать от источника переменного и постоянного тока. Он широко используется в ручных электроинструментах и в некоторых бытовых приборах (в пылесосах, стиральных машинах и т. Д.). В США и Европе он использовался в качестве тягового двигателя. Получили широкое распространение благодаря своим небольшим размерам, относительно низкой цене и простоте управления.

Электродвигатель постоянного тока с щеткой

Электрическая машина, которая преобразует электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию. Преимуществами двигателя постоянного тока являются высокий пусковой момент, частота вращения, возможность плавного регулирования частоты вращения, простота устройства и управления. Недостатком двигателя является необходимость технического обслуживания коллекторно-щеточного узла и ограниченный срок службы из-за износа коллектора.
  • С постоянным магнитом
  • С намотанным статором

Бесколлекторные двигатели

Бесколлекторные электродвигатели могут иметь контактные кольца со щетками, поэтому не путайте бесколлекторные электродвигатели и бесколлекторные электродвигатели.

Бесщеточная машина — это вращающаяся электрическая машина, в которой все электрические соединения обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, осуществляются без скользящих электрических контактов

источник