Устройство и принцип работы электродвигателя переменного тока

Электродвигатель – это электротехническое  конструкция для преобразования электрической энергии в механическую. Ныне 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.

Будто 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 разместить в вертикальном положении  рамку и проглядеть по ней ток, тогда вкруг 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 провожатый. Для того что бы вращение продолжилось необходимо добавить еще одну рамку под углом или изменить курс 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. Устройство и принцип работы электродвигателя переменного тока

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 кушать 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 лишь электромагниты или обмотки. Вращающаяся доля с ними называется ротор, а неподвижная- статор.

Виды электродвигателей

Ныне существуют довольно много электродвигателей разных конструкций и типов. Их можно поделить 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 кушать обмотки на роторе и щеточный механизм для подачи на них электрического тока.
  2. Асинхронные, самый несложный и распространенный вид мотора. В них дудки 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 конструкция 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.Устройство и принцип работы электродвигателя переменного тока

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

Будто 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. Тут важное условие, если бы ротор вращался с подобный же скоростью как и магнитное поле, то в нем по закону электромагнитной индукции не наводилось бы ЭДС и, следственно не было бы вращения. Однако в реальности, из-за трения подшипников или нагрузки на вал, ротор вечно будет вращаться медленнее.Устройство и принцип работы электродвигателя переменного тока

Магнитные полюса всегда вращаются в обмотках мотора, и всегда меняется направление тока в роторе. В одинешенек момент времени, например курс 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.

Так, как работает циркулярная пила. Наибольшие обороты у нее без нагрузки. Однако как только мы начинаем разрезать доску, скорость вращения уменьшается и одновр/еменно с этим ротор начинает медленнее обращаться относительно электромагнитного поля и в нем по законам электротехники начинает наводится еще большей величины ЭДС. Вырастает потребляемый ток мотором и он начинает трудиться 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 отчего 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 много 3000 оборотов в секунду при частоте сети 50 Гц. Что бы понизить скорость вдвое, необходимо повысить количество полюсов в статоре до четырех.

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

Принцип работы и конструкция синхронного электродвигателя переменного тока

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

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

Устройство и принцип работы электродвигателя переменного токаВ 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 усилие. При чем выводы расположены этак, что щетки всегда подают усилие только на одну пару.

Наиболее частыми поломками коллекторных двигателей является:

  1. Износ щеток или их нехороший 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 курс магнитного потока одновременно в корпусе и якоре, благодаря чему вращение вечно 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 будто и у двигателей постоянного тока, о которых Я расскажу в следующей статье.

Самое главное о синхронных двигателях Я постарался изложить, более подробно Вы можете прочесть на них на Википедии.

Режимы работы электродвигателя в следующей статье.

About Alexey

Leave a Reply