Устройството и принципът на работа на електрически двигател с променлив ток

Предишна

Съдържание:

  • Какво представляват електродвигателите?
  • Колекторни двигатели
  • Асинхронни двигатели
  • Синхронни двигатели
  • Как работят електродвигателите и тяхното устройство
  • Асинхронни двигатели
  • Работа на синхронни двигатели

Електродвигателите са синхронни, асинхронни и колекторни, като всеки има свои собствени характеристики на работа. Недостатъкът е, че интернет дава много малко представа за разликите в работата и принципа на действие. Можем да четем отзиви за синхронни електродвигатели дълго време и да не разбираме основното: нюансите! Защо такива генератори се използват във водноелектрическите централи, но нещо не се вижда в ежедневието на двигателите? Устройството и принципът на работа на електрически двигател с променлив ток дават отговори на този и много други въпроси. Да започваме.

Какво представляват електродвигателите?

Веднага ще кажем, че не сме си поставили за цел да предоставим на вниманието на читателите абсолютно цялата информация по посочената тема. Вместо това ще бъдат разгледани случаи, които по някакъв начин са пропуснати в литературата. Тоест информация има, но някак си е доста трудно да се систематизира. И още повече, за да разберете как функционират определени видове електродвигатели. Нека започнем с просто изброяване.

Колекторен тип двигател

Колекторни двигатели

Често се бъркат със синхронни. Вероятно, защото и там, и там често се срещат четки от въглища. Но тук приликата свършва, честотата на въртене на колекторните двигатели варира в широки граници, което всеки може да види на примера на своята пералня. Обикновено контролът на скоростта се извършва чрез превключване на намотките или чрез регулиране на стойността на работното напрежение (ъгълът на прекъсване на напрежението на индустриалната честота се променя). (Вижте също: Устройство и принцип на работа на електродвигател с постоянен ток)

Основнатаразликата между тези устройства е наличието на колектор. Това е вид секционна конструкция, монтирана на вал. Състои се от множество намотки, равномерно движещи се в кръг. Колекторът е необходим за тяхната последователна комутация, така че полето постепенно да се движи около вала. В резултат на това, прилепвайки към статора, роторът започва своето движение.

Недостатъците на колекторните двигатели включват тяхната крехкост, но това е само за индустрията: в ежедневието този тип устройство е доминиращо. Въпреки това е много лесно да се регулира скоростта (чрез отрязване на част от периода на синусоидата). Колекторните двигатели имат и други плюсове и минуси, но вече ги споменахме преди, а сега ще се съсредоточим върху характеристиките. И в нашия случай това е наличието на същия този секционен барабан на вала.

Възможно ли е вместо това да се постави магнит и да се завърти полето на статора? Да, но вече ще е синхронен двигател. Възможно ли е захранване на намотката с постоянен ток и завъртане на полето на статора? Да, и пак ще е синхронен двигател. Можете да видите кой е колекционерът, което ясно ни уведомява какъв тип устройства имаме пред нас.

Асинхронни двигатели

Често се използва в индустрията. В този случай получаваме семпъл дизайн и куп различни кифли. По-специално устойчивост на удар и устойчивост на вибрации: няма въглеродни четки - няма проблеми. Вместо това се оказва цял куп структури. Това семейство е най-многобройното в това отношение.

двигател

Асинхронен двигател

Първо, роторът. Може да бъде късо съединение или фаза. Първият означава, че имаме конструкция, монтирана на вала (направена е от силумин за намаляване на теглото), където са вкарани медни жилки. И всичко това се съкращава около периметъра с два пръстена. Оказва се такъв барабан, който понякога се нарича бяла клетка.

В него генерираното поле се върти под действието на ЕМП на статора, следователно, за разликаDC асинхронните двигатели не се стартират от колектори. Но това е второстепенна разлика. И ние нарекохме първичния: ако някакви контакти не пасват на ротора и има бяла клетка на вала, тогава заключението за принадлежност е недвусмислено. Що се отнася до фазовите асинхронни машини, в този случай намотките на ротора се захранват чрез контактни пръстени. Благодарение на това валът се вдига и постепенно набира скорост. (Вижте също: Устройство и принцип на работа на генератор за променлив ток)

Синхронни двигатели

Същият тип устройства, за които е просто невъзможно да се формира концепция въз основа на бележки от мрежата. Разликата е, че тук полето е толкова силно, че се улавя безпроблемно и не се приплъзва, както при асинхронните или колекторните двигатели. Това се осигурява от постоянно поле. Обикновено възбуждащата намотка е разположена на ротора. И към статора се прилага променливо напрежение с желаната честота.

Скоростта на въртене зависи от честотата на захранването. Обикновено има само два полюса, така че е 25 Hz (1500 rpm). Това е една от характеристиките, по които можем да приемем, че синхронните двигатели са кратни на цяло число. Ключът обаче е именно съвпадението на скоростта на въртене на вала и честотата на захранващото напрежение. Строго погледнато, много все още зависи от броя на полюсите. Например във водноелектрическа централа генераторите работят при честота на вала от порядъка на 1-2 Hz, а промишлените 50 Hz се получават поради многобройни статорни намотки, свързани паралелно.

Как работят електродвигателите и тяхното устройство

Асинхронни двигатели

Накратко описахме външните разлики на електродвигателите, а сега няколко думи за това как са подредени и функционират. Асинхронните двигатели създават въртящо се магнитно поле по оста с помощта на статор. В това отношение барабанът за бялата клетка е много рядъке от феромагнитни материали (ако изобщо има такова място). В противен случай отоплението би било много значително. Всъщност имаме индукционна пещ.

Вместо това силуминовият барабан съдържа медни проводници по линиите на магнитното поле. Разликата в проводимостта е такава, че дори не се прави изолация: целият ток протича през червено-кафявите вени. Нюансът е, че ЕМП полето, индуцирано върху статора, е много слабо. Ето защо се използват специални мерки за ускоряване на вала. В противен случай магнитното поле на ротора не се задържа и асинхронният двигател стои неподвижен. Една от мерките за противодействие на подобен проблем е, че бялата клетка е създадена двойна: в дълбочината на барабана друг ред медни проводници минава по оста на известна дълбочина. Те също са свързани в краищата в една мрежа.

В резултат на това при стартиране, когато токът е с висока честота, дълбочината на проникване на полето е такава. В резултат на това и двата слоя на белите клетки са включени в работата. С напредването на ускорението разликата се изравнява, падайки почти до нула. Амплитудата на полето намалява, само външният слой на белите клетки остава като работник. Моля, имайте предвид, че роторът не може да настигне полето по принцип, той се плъзга и закъснява. Ето защо двигателите бяха наречени асинхронни.

Ако полето се върти със същата скорост като ротора, тогава ЕДС ще спре да се индуцира. Това ще бъде последвано от забавяне и всичко ще се върне към нормалното. И роторът ще изостане от полето по-рано. Ето как работи устройство тип късо съединение. Фазовият ротор се захранва с електричество чрез пръстен от токоприемници. В този случай стойността на намотките се променя. Сега роторът получава фаза и индуцира ЕДС върху статора. Постепенно валът се поема от полето и целият последващ процес е описан по-горе.

Това е принципът на работа на асинхронните двигатели. Въпросът е в товаче обикновено се използва само индуцирана ЕДС, поради което скоростта на въртене по принцип не може да настигне полето. Както вече споменахме, в този случай теченията изчезват. Амплитудата на напрежението обикновено се използва за контрол на скоростта. Този метод е подходящ за асинхронни двигатели както с късо съединен, така и с фазов ротор. Има и други методи:

Работа на AC мотор

  • За машини с късо съединен ротор са подходящи следните:
  • Регулиране на честотата на захранващото напрежение.
  • Промяна на броя двойки полюси на статора. В резултат на това скоростта на въртене на полето се променя, което дава желания ефект.
  • За машини с фазов ротор се допуска следното:
  • Поставете реостата в захранващата верига. Поради това се увеличават загубите при плъзгане, което естествено променя скоростта.
  • Използвайте специални клапани. Въпросът тук е, че енергията на приплъзване се коригира по схемата на Ларионов, след което се подава като постоянно напрежение към помощния електродвигател или служи за прекъсване на импулси чрез външно управлявани тиристори. И в двата случая мощността, която обикновено би била загубена, се връща. Чрез вала на спомагателен двигател или трансформатор, чиито намотки са частично свързани към захранващата мрежа. Контролът на скоростта се осъществява чрез въвеждане на допълнителен ЕМП в тази верига. Това става или директно (чрез източника на захранване), или чрез изместване на ъгъла на превключване на тиристорите спрямо захранването. И в двата случая честотата леко се отклонява от номиналната.
  • Двигателят с двойно захранване е една от възможностите за регулиране на скоростта в оборудване с фазов ротор. Този тип най-често се използва за внедряване на генераторни схеми. Но роторът плава според честотата на въртене - не забравяйте, че двигателят все още е асинхронен. Въпросът е, че статорът ироторът се захранва отделно. Това ви позволява да зададете своя собствена честота за всяка намотка, което естествено води до необходимите промени в скоростта.

Е, и за всички случаи с асинхронни двигатели е подходяща промяна в амплитудата на захранването. Трябва да се каже, че вентилните вериги имат най-висока ефективност и са най-скъпи.

Двигател от синхронен тип

Работа на синхронни двигатели

Вече прегледахме колекторните двигатели повече от веднъж - дори казахме как да ги конструираме - така че днес прескачаме напълно това семейство. В противен случай няма да имаме време да говорим за много по-интересни неща, за които има много спорове във форумите. Ще разгледаме не съвсем синхронни двигатели, а по-скоро генератори. Извадка от стоящите на ВЕЦ.

Чудили ли сте се някога как се регулира скоростта на въртене на турбина, когато струя вода пада върху перката? От клапите на направляващото устройство? Няма такъв. Генераторът изисква захранване не само с постоянен, но и с променлив ток. Първият се подава към ротора, а вторият към статора. В резултат на това шахтата дори не може да мръдне от мястото си, но водата му помага. Но спирачната енергия на потока вече се трансформира в ЕМП на работните намотки на статора, навити до спомагателните намотки.

Всъщност имаме в ръцете си устройството на електродвигател с променлив ток, но само сред неговите намотки е голяма част от генериращите, от които се отстранява честотата от 50 Hz. Синхронизацията се осигурява от захранващи напрежения. Ако водата натиска твърде много, токът на възбуждане се увеличава и поради това не се наблюдава повреда на въртенето. Вместо това изходната мощност на електроцентралата се увеличава. Честотата определя характеристиките на облекчаване на напрежението и в нея спрямо номиналните 50 Hz не се допускат отклонения с повече от части от един процент.

Самият вал се върти със скорост от 1-2 оборотасекунда И поради многобройните намотки на генератора, свързани паралелно, се формира необходимата форма на синусоида. Подчертаваме, че честотата се поддържа от възбуждащото напрежение, следователно точно към него се предявяват повишени изисквания. Ако трябва да получите повече мощност от електроцентралата, тогава просто клапаните на направляващия апарат се отварят и цялата маса вода започва да пада надолу. В същото време перката не се движи по-бързо, но се увеличава токът на възбуждане, което естествено води до появата на по-силни полета.

Е, принципът на работа на AC електрически двигател е абсолютно същият, само че няма намотки на генератора. Ако имате нужда от повече мощност, увеличете напрежението на възбуждане и амплитудата на захранващата верига. Това увеличава сцеплението на полетата, което предотвратява приплъзването. Ясно е, че голямата маса на вала не винаги може да спечели 50 Hz за миг, но ако оборудването е направено правилно, тогава за кратък период оборотите достигат режима. И скоростта зависи от броя на полюсите.

Днес нямахме време да разгледаме техническите характеристики на електродвигателите с променлив ток, но го направихме повече от веднъж и не два пъти по отношение на различни видове устройства. Вярваме, че в бъдеще нашите прегледи може да се върнат към тази тема с бушприт.

Следваща

Прочетете също: