Каждый опытный специалист должен разбираться в видах и технических параметрах электродвигателей или моторов (нем. Motor — «двигатель», от лат. mōtor — «приводящий в движение»).
С этих же знаний должен начинать каждый новичок, который стремиться самостоятельно выполнять работы с электро-оборудованием разной степени сложности.
Чаще всего в контексте видов электродвигателей можно услышать следующие термины: асинхронный электродвигатель (или переменного тока) и коллекторный двигатель (или постоянного тока). Каждый из этих двух видов обладает своими характеристиками, которые отличаются не только по конструкции, но и по дальнейшему предназначению.
В этой статье мы детальнее углубимся в тему электрических двигателей изучив как теорию, так и фото-, видео-материалы.
Принцип работы электродвигателей
Прежде всего основа любого электромотора заключается в работе вращающейся части (ротор) и неподвижной части (статор), которые вовремя одновременного взаимодействия создают магнитное поле на обмотке (катушка или витки провода, образующие цепь).
Витки катушки могут быть, как на вращающемся элементе, так и на роторе с неподвижной частью одновременно, в зависимости от предусмотренной нагрузки и вида электродвигателя.
В первую очередь мы подробнее рассмотрим конструкцию устройства электродвигателя с датчиком положения вращающегося элемента и контроллером тока в витках обмотки. Такой вид называется коллекторным.
На изображениях вы можете рассмотреть наглядную демонстрацию расположения следующих компонентов: ротор или якорь в середине, статор снаружи сбоку, обмотка статора сзади и щеточно-коллекторный узел. Сам статор состоит из следующих компонентов: витки или обмотка, ламели, коллектор и сердечник.
Одну из главных ролей в работе всего электродвигателя играет именно коллекторный узел, который обеспечивает электрическую связь цепи вращающейся часть с неподвижным элементом двигателя.
Процесс:
- Запуск питания вращающегося компонента или якоря.
- Обороты вращающегося компоненты набирают скорость, и стабильные щетки узла поочередно касаются пар коллекторных ламелей.
- В результате поочередного касания через узел по виткам катушки ток попадает на обмотки.
- Во время поочередного попадания на катушки витков образуется магнитное поле.
- В результате возникновения магнитного поля полюса ротора и статора притягиваются, из-за чего происходит оборот.
По сути, чем больше значение тока, поступающего на вращающийся элемент, тем больше становится магнитное поле и тем скорее происходит оборот.
В случае с мотором переменного тока с вращающимся элементом, так называемого, короткого замыкания – без коллекторных щеток, то его кабельные витки находятся на неподвижной части двигателя, а сам вращающийся элемент представляет собой стержень замкнутый кольцами.
В специальной терминологии его называют «беличьей клеткой» (короткозамкнутая обмотка).
Как видно, принцип работы несколько отличается и заключается в следующем: магнитное поле неподвижной части воздействует на магнитное поле вращающегося элемента, в результате чего возникает второе полноценное магнитное поле, которое переменно притягивается и отталкивается от первого.
Поскольку вращающаяся часть прикреплена к подшипниках, неподвижная основа начинает вращаться (набираются обороты один за одним). В данном случае, чем чаще будет подаваться ток на вращающийся элемент, тем быстрее будут возникать обороты.
Чтобы задать необходимую мощность и соответственно скорость используются специальные пусковики или конденсаторы-пусковики, подключающиеся к трем фазам одной электро-сети. В запуске мотора переменного тока немаловажную роль играет сила Ампера, а не только магнитные поля.
Как видно из вышеописанных двух видов, скорость оборотов, частота и мощность зависят как от самого устройства, так и от самого электро-питания и частоты его подачи. На фотографии выше вы можете визуально рассмотреть как выглядят самые распространенные электродвигатели на отечественном рынке.
Наверняка вы не раз замечали аналогичные электродвигатели не только где-то на производстве, но даже в быту.
В действительности так и есть, коллекторные моторы и переменного тока в том числе часто встречаются в обычных стиральных машинках, посудомоечных машинках, в бытовой технике и даже в маленьких игрушках на радиоуправлении.
Какие главные основные виды электродвигателей существуют
Как мы уже выяснили, прежде всего существуют электродвигатели либо постоянного тока, либо переменного. Кроме того, на нашем сайте вы можете подробнее ознакомиться с темой токов и их отличий, которая посвящена исключительно данной теме.
Потому, далее мы сфокусируемся конкретно на видах электродвигателей переменного тока, а затем постоянного.
Итак. Электродвигатели асинхронные используются чаще всего на промышленных производствах, заводах, а также в некоторых видах электро-оборудования общественного пользования, например, лифтах.
В первую очередь, данный вид электродвигателей можно разделить на: синхронные(частота оборотов одинаковая) или асинхронные(частота оборотов не равна).
Затем, асинхронные делятся на виды: «беличью клетку» (любое число жил фаз обмотки вращающегося элемента короткого замыкания) и фазную (только три фазы жил обмотки вращающегося элемента).
И напоследок, по количеству жил, находящихся под напряжением: одно – с пусковиком для мелкой электро-техники, двух –с постоянным пусковиком относительно второго для небольшой и средней электро-техники и трех – для использования в промышленных масштабах на габаритном оборудовании.
Частота оборотов вращающегося элемента зависит от частоты тока питания на витках жил обмотки, а точнее количеством пар витков в ней. Для переключения и контроля вращения в электромоторах используются преобразователи частот, на остальные значение повлиять невозможно.
Мотор с двумя фазами не отключает витки кабелей после запуска пусковика, а продолжает вращаться через конденсирующее устройство в прежнем режиме. Ввиду этого, сама терминология «двух фаз» скорее объясняет схему устройства, а не цепь его питания. Точно также как мотор на одну фазу, он рассчитан на 220 Вольт.
Конструкция может отличаться по наличию ламель или коллекторных щеток. Кроме того, синхронные моторы могут предусматривать либо явный полюс, либо не явный полюс. По правде говоря, на работу это практически не влияет.
Также важно отметить, что данный вид электродвигателя хуже всего поддается внешнему контролю и настройке оборотов, поскольку все завязано на скорости от магнитных полей.
Чтобы облегчить работу с таким мотором без потери качества, мы рекомендуем установить специальный преобразователь, о котором вы можете узнать больше подробностей в специальной статье на нашем сайте, посвященной данной теме.
Какие существуют виды электродвигателей постоянного тока (коллекторные)
Теперь мы подошли к основному виду моторов с постоянным током.
Итак, прежде всего данную категорию можно разделить на следующие виды: коллектор-моторы (принцип работы завязан на щеточно-коллекторном узле витков жил), коллектор-мотор-универсал (принцип работы аналогичен с предыдущем, но не исключает работу на переменном токе в том числе), мотор-бесколлектор (принцип работы заключается на витках вращающегося элемента и подключении контроллера на неподвижной части).
На схеме выше вы можете наглядно увидеть расположение якоря, сердечника полюса, витков полюса, вентиляторной системы, щеток и коллекторной установки.
Следующее разделение коллекторных моторов предусматривает самовозбуждающиеся устройства и независимо возбуждающиеся устройства.
Затем специалисты разделяют электродвигатели по виду кабельных витков или жил витков: последовательного питания или возбуждения (для высокого крутящегося момента), параллельного питания или возбуждения(для стабильной работы, но с более слабых крутящим моментом) и смешанного или комбинированного питания (возбуждения) (для максимально эффективной работы).
Для независимовозбуждаемых витков жил питание происходит из разных источников. Благодаря этому, можно наиболее просто настроить эффективную и производительную работу мотора с высоким крутящим моментом.
Кроме того, данный вид электродвигателя может работать как от переменной подачи тока, так и от постоянной. Второй вариант абсолютно оптимальный и используется практически во всей существующей бытовой технике в особенности в кухонном оборудовании.
Примечательно, что моторы-бесколлекторы практически не имеют негативных сторон в эксплуатации, ввиду того, что его конструкция не предусматривает щеточно-коллекторного устройства.
Как видно, принцип работы очень похож с предыдущим типом мотора, однако в этом случае используются сенсорные датчики Холла на постоянной основе.
Разнице между работой датчиков Холла и переменными магнитными элементами вы можете увидеть на схеме ниже.
Как видно, из-за своей конструкции, напоминающей вентиля, некоторые могут себе позволить назвать их вентильными моторами. Их нередко можно увидеть в корпоративных или бытовых ПК, дронах или электроколесах авто или мотоциклов.
Дополнительные виды электрических двигателей
В качестве дополнительной или бонусной информации мы опишем еще несколько видом, на которые могут делится электрические моторы. Итак: мотор шаговик, сервоприводный электродвигатель , линейноприводный электродвигатель , мотор мигающего (пульсирующего) тока.
Простым языком, первые два вида используются для автономных механизмов по типу принтера, сканера.
Кроме того, третий вид, описанный выше, разделяется на следующие типы: постоянный ток, переменный ток, магнитно-стрикционный ток, пьез-электрические ток.
Данные виды встречаются крайне редко, так как в зависимости от питания током, обороты идут поступательно.
В заключение опишем специфическую терминологию, которая может вам повстречаться в профильной литературе.
По особенностям крутящего момента различают: гисторизистный электродвигатель и магнитно-электрический электродвигатель.
По конструктивным особенностям: 1 – оснащенность и место вращающегося элемента: горизонтально или вертикально; 2 – по изоляции от внешних факторов: с изоляцией и без изоляции; 3 – по времени сохранения работоспособности: для длительной эксплуатации или для короткой.
По характеристике мощности: малая, средняя, большая.
Надеемся, мы помогли вам лучше разобраться в непростой, но очень важной теме – электрических двигателей.
