Электродвигатели для электротранспорта

Под электродвигателем понимается устройство, которое применяется для преобразования электрической энергии в механическую энергию вращательного элемента электрической машины.  Процесс преобразования преимущественно основан на взаимодействии магнитных полей обмоток основных элементов двигателя – ротора и статора. Данные электромашины нашли широкое применение во многих промышленных сферах как элементы приводов электрического транспорта и электрического инструмента, в устройствах автоматизации и т.п.

В настоящее время существует достаточно большое число различных видов электрических двигателей, которые отличаются друг от друга принципом действия, конструкцией и другим параметрам. Рассмотрим наиболее распространенные типы электродвигателей.

По принципу работы выделяют магнитоэлектрические и гистерезисные электродвигатели. Гистерезисные электродвигатели не получили широкого распространения ввиду своей дороговизны и низкого коэффициента полезного действия (КПД), хотя они имели достаточно простую конструкцию и высокие пусковые характеристики. В настоящее время в основном выпускают магнитоэлектрические электродвигатели.

По типу питающего напряжения принято разделять электрические двигатели на те, которые работают от постоянного тока, от переменного тока и универсальные электродвигатели.

По своей конструкции электрические двигатели делятся на устройства с горизонтально или вертикально расположенным валом.

Существуют еще достаточно большое число классификаций (например, по назначению, климатическому исполнению, степени защиты и т.п.), но наиболее важными являются классификации, приведенные выше.

На рисунке показана полная классификация электрических двигателей.

klassy-elektrodvigateley.jpg

 Электродвигатели постоянного тока

На рисунка ниже показана структура электродвигателя постоянного тока. Принцип работы данного устройства базируется на известном многим законе Ампера. Если поместить рамку из проволоки внутри магнитного поля, можно наблюдать ее вращение. Возникший в рамке ток будет формировать вокруг себя магнитное поле, которое будет взаимодействовать со внешним и, тем самым, и наблюдается вращение рамки.

2may.jpg

В наиболее современных вариантах данных электродвигателей в качестве рамки используется специальный якорь с обмотками. На данные обмотки подается электрический ток, что приводит к возникновению магнитного поля вокруг якоря. Взаимодействие данного поля с внешним магнитным полем приводит якорь во вращательное движение. Все обмотки якоря объединены в общий узел, который получил название коллектора. Чаще всего он выполняется в виде кольца из ламели, которое зафиксировано на валу якоря. В процессе вращения вала щетки поочередно подают напряжение питания на обмотки сквозь ламели коллектора. За счет этого наблюдается равномерное вращение вала. Очевидно, что чем больше обмоток будет создано на якоре, тем более равномерным будет его вращение.

Обычно электродвигатели, работающие на постоянном токе, используются в качестве приводных механизмов электрического транспорта или промышленных установок. Данные устройства имею целый ряд преимуществ, к числу которых относятся:

— возможность проведения регулировки частоты вращения вала с помощью управления напряжением питания на обмотках;

— достаточно высокий КПД;

— возможно создания опытных образцов электродвигателей с незначительными геометрическими размерами;

— простая схема управления;

— возможность работы в генераторном режиме;

— высокий пусковой момент.

Электродвигатели постоянного тока можно классифицировать по методам возбуждения. Выделяют:

— электродвигатели с постоянными магнитами, которые имеют небольшие габариты и используются, в основном, в микроприводах;

— электродвигатели с электромагнитным возбуждением, которые получили широкое распространение в настоящее время. Чаще всего их классифицируют по методу подключения обмотки статора на:

— электродвигатели с параллельным возбуждением;

— электрические двигатели с последовательно подключенной обмоткой статора;

— электродвигатели с независимым возбуждением;

— электродвигатели со смешанным возбуждением.

Электродвигатели переменного тока

Электрические двигатели переменного тока нашли широкое применение в приводах любых устройств. Чаще всего принято различать два вида данных электрических двигателей (в зависимости от разности между скоростью вращения статора и частотой вращения ротора) – синхронные и асинхронные электродвигатели. Рассмотрим их подробнее.

Асинхронные электродвигатели

Асинхронные электрические двигатели приобрели высокую популярность вследствие своей простоты и незначительной цены. Главным отличием данного типа электрических двигателей является наличие эффекта скольжения. Под ним понимается разница между частотой вращения магнитного поля неподвижной части электродвигателя и скорость вращения ротора.

chto-takoe-asinxronnyj-dvigatel-1.jpg

На рисунке приведена конструкция асинхронного электрического двигателя. Напряжение на роторе формируется благодаря переменному магнитному полю обмоток статора электродвигателя. В результате процесса вращения происходит взаимодействие поле подвижной и неподвижной частей устройства, которое имеет место вследствие воздействия возникших вихревых токов.

Асинхронные электрические двигатели классифицируются в зависимости от обмоток неподвижной части следующим образом:

— однофазные асинхронные электродвигатели;

— двухфазные асинхронные электродвигатели;

— трех- и многофазные асинхронные электрические двигатели.

В зависимости от конструкции подвижной части асинхронные электродвигатели разделяются на электродвигатели с короткозамкнутым ротором и электродвигатели с фазным ротором.

Синхронные электродвигатели

ustroystvo-elektrodvigatelya-peremennogo-toka-sovety-elektrika-5.jpg

На рисунке приведена конструкция синхронного электрического двигателя.

По аналогии с асинхронными электрическими двигателями, процесс вращения ротора связан со взаимодействием магнитных полей в самом роторе и статоре. Скорость вращения подвижной части данного электрического двигателя напрямую зависит от частоты поля, которое формируется обмотками неподвижной части двигателя.

Каждая из обмоток неподвижной части электродвигателя питается напряжением от трехфазного источника. К электрическим магнитам подвижной части прикладывается постоянное напряжение. Процедура запуска двигателя и его разгона происходит в асинхронном режиме, для чего на подвижной части имеется одна специальная обмотка. Постоянное напряжение необходимо подавать только после того, как подвижная часть разгонится до номинальной частоты при асинхронном режиме работы.

Универсальные двигатели

Существует также отдельная группа электродвигателей, в которую относятся так называемые универсальные электрические двигатели, которые могут работать как от источников переменного, так и от источников постоянного напряжения. Конструктивно данные устройства очень похожи на электродвигатели, работающие от источников постоянного напряжения. Основное отличие заключается в конструкции магнитной системы и обмоток подвижной части электродвигателя.

Каждая разновидность электродвигателя обладает свои набором плюсов и минусов. Для того, чтобы сделать грамотный выбор необходимого электродвигателя, необходимо учитывать условия эксплуатации, необходимую частоту вращения ротора, тип нагрузки и многие другие характеристики.

 

 

aKa Ka3aK
Поделится в: