Пристрій і принцип роботи електродвигуна

Електродвигун – це електротехнічний пристрій для перетворення електричної енергії в механічну. Сьогодні повсюдно застосовуються електромотори в промисловості для приводу різних верстатів і механізмів. У домашньому господарстві вони встановлені в пральній машині, холодильнику, соковитискач, кухонному комбайні, вентиляторах, електробритви тощо Електродвигуни приводять в рух, підключені до неї пристрої і механізми.

У цій статті Я розповім про найбільш поширені види і принципи роботи електричних двигунів змінного струму, широко використовуваних в гаражі, в домашньому господарстві або майстерні.

Як працює електродвигун

Двигун працює на основі ефекту, виявленого Майклом Фарадеєм ще в 1821 році. Він зробив відкриття, що при взаємодії електричного струму в провіднику і магніту може виникнути безперервне обертання.

Якщо в однорідному магнітному полі розташувати у вертикальному положенні рамку і пропустити по ній струм, тоді навколо провідника виникне електромагнітне поле, яке буде взаємодіяти з полюсами магнітів. Від одного рамка буде відштовхуватися, а до іншого притягатися. В результаті рамка повернеться в горизонтальне положення, в якому буде нульовим вплив магнітного поля на провідник. Для того що б обертання продовжилося необхідно додати ще одну рамку під кутом або змінити напрям струму в рамці в підходящий момент. На малюнку це робиться за допомогою двох півкілець, до яких примикають контактні пластини від батарейки. В результаті після вчинення півоберту змінюється полярність і обертання триває. Пристрій і принцип роботи електродвигуна

В сучасних електродвигунах замість постійних магнітів для створення магнітного поля котушки індуктивності або електромагніти. Якщо розібрати будь мотор, то Ви побачите намотані витки дроту, покритої ізоляційним лаком. Ці витки і є електромагніт або як їх ще називають обмотка збудження.

У побуті ж постійні магніти використовуються в дитячих іграшках на батарейках.

В інших більш потужних двигунах використовуються тільки електромагніти або обмотки. Обертова частина з ними називається ротор, а нерухома – статор.

Види електродвигунів

Сьогодні існують досить багато електродвигунів різних конструкцій і типів. Їх можна розділити по типу електроживлення:

  • Змінного струму, що працюють безпосередньо від електромережі.
  • Постійного струму, які працюють від батарейок, АКБ, блоків живлення або інших джерел постійного струму.
  • За принципом роботи:

  • Синхронні, в яких є обмотки на роторі і щітковий механізм для подачі на них електричного струму.
  • Асинхронні, найпростіший і найпоширеніший вид мотора. У них немає щіток і обмоток на роторі.
  • Синхронний двигун обертається синхронно з магнітним полем, яке його обертає, а у асинхронного ротор обертається повільніше обертового магнітного поля в статорі .

    Принцип роботи і пристрій асинхронного електродвигуна

    У корпусі асинхронного двигуна укладаються обмотки статора (для 380 Вольт їх буде 3), які створюють обертове магнітне поле. Кінці їх для підключення виводяться на спеціальну клемник. Охолоджуються обмотки, завдяки вентилятора, встановленого на валу у торці електродвигуна.Пристрій і принцип роботи електродвигуна

    Ротор, які є одним цілим з валом, виготовляється з металевих стрижнів, які замикаються між собою з обох сторін, тому він і називається короткозамкненим.
    Завдяки такій конструкції відпадає необхідність в частому періодичному обслуговуванні та заміні токоподающих щіток, багаторазово збільшується надійність, довговічність і безвідмовність.

    Як правило, основною причиною поломки асинхронного мотора є знос підшипників, в яких обертається вал.

    Принцип роботи. Для того що б працював асинхронний двигун необхідно, що б ротор обертався повільніше електромагнітного поля статора, в результаті чого наводиться ЕРС (виникає електрострум) в роторі. Тут важлива умова, якщо б ротор обертався з такою ж швидкістю як і магнітне поле, то в ньому за законом електромагнітної індукції не наводилося б ЕРС і, отже не було б обертання. Але в реальності, з-за тертя підшипників або навантаження на вал, ротор завжди буде обертатися повільніше.Пристрій і принцип роботи електродвигуна

    Магнітні полюси постійно обертаються в обмотках двигуна, і постійно змінюється напрямок струму в роторі. В один момент часу, наприклад напрям струмів в обмотках статора і ротора зображено схематично у вигляді хрестиків (струм тече від нас) і крапок (струм на нас). Обертове магнітне полі зображено зображено пунктиром.

    Наприклад, як працює циркулярна пила. Найбільші обороти у неї без навантаження. Але як тільки ми починаємо різати дошку, швидкість обертання зменшується і одночасно з цим ротор починає повільніше обертатися щодо електромагнітного поля і в ньому за законами електротехніки починає наводиться ще більшої величини ЕРС. Виростає споживаний струм мотором і він починає працювати на повній потужності. Якщо ж навантаження на вал буде настільки велика, що його зупинить, то може виникнути пошкодження короткозамкненого ротора з-за максимальної величини наводимой в ньому ЕРС. Ось чому важливо підбирати двигун, відповідної потужності. Якщо ж взяти більшою, то невиправданими будуть енерговитрати.

    Швидкість обертання ротора залежить від кількості полюсів. При 2 полюсах швидкість обертання буде дорівнювати швидкості обертання магнітного поля, рівного максимум 3000 оборотів в секунду при частоті мережі 50 Гц. Що б знизити швидкість вдвічі, необхідно збільшити кількість полюсів в статорі до чотирьох.

    Вагомим недоліком асинхронних двигунів є те, що вони подаються регулюванні швидкості обертання вала тільки за допомогою зміни частоти електричного струму. А так не можливо домогтися постійної частоти обертання вала.

    Принцип роботи і пристрій синхронного електродвигуна змінного струму

    Даний вид електродвигуна використовується в побуті там, де необхідна постійна швидкість обертання, можливість її регулювання, а так само якщо необхідна швидкість обертання більше 3000 оборотів в хвилину (це максимум для асинхронних).

    Синхронні мотори встановлюються в електроінструменті, пилососі, пральній машині і т. д.

    Пристрій і принцип роботи електродвигунаУ корпусі синхронного двигуна змінного струму розташовані обмотки (3 на малюнку), які також намотані і на ротор або якір (1). Їх висновки припаяні до секторів токос’емноє кільця або колектора (5), на які за допомогою графітових щіток (4) подається напруга. При чому висновки розташовані так, що щітки завжди подають напругу тільки на одну пару.

    Найбільш частими поломками колекторних двигунів є:

  • Знос щіток або їх поганої їх контакт із-за ослаблення притискної пружини.
  • Забруднення колектора. Чистіть або спиртом або нульовий наждачним папером.
  • Знос підшипників.
  • Принцип роботи. Обертаючий момент в електромоторі створюється в результаті взаємодії між струмом струму якоря і магнітним потоком в обмотці збудження. Із зміною напрямку змінного струму буде змінюватися і напрям магнітного потоку одночасно в корпусі і якорі, завдяки чому обертання завжди буде в одну сторону.

    Регулювання швидкості обертання змінюється методом зміни величини напруги, що подається. У дрилі і пилососах для цього використовується реостат або змінний опір.

    Зміна напрямку обертання відбувається також як і у двигунів постійного струму, про які Я розповім в наступній статті.

    Найголовніше про синхронних двигунах Я постарався викласти, більш детально Ви можете прочитати на них на Вікіпедії.

    Поділитися з друзями
    Ремонт та вироби своїми руками