Картинки электродвигателей: D1 8d d0 bb d0 b5 d0 ba d1 82 d1 80 d0 be d0 b4 d0 b2 d0 b8 d0 b3 d0 b0 d1 82 d0 b5 d0 bb d1 8c: скачать картинки, стоковые фото D1 8d d0 bb d0 b5 d0 ba d1 82 d1 80 d0 be d0 b4 d0 b2 d0 b8 d0 b3 d0 b0 d1 82 d0 b5 d0 bb d1 8c в хорошем качестве

Каталог электродвигателей АИР — таблица, справочник двигателей

Техническая информация, обзоры производителей, цены, крепежные размеры, массы, особенности и тонкости к каждому электродвигателю АИР:

Габариты и чертежи всех электродвигателей АИРЭлектродвигатель с тормозомО плохих электродвигателях АИРДоставка по Украине. Расчет цены и сроковОТЗЫВЫ Прочитать/оставить

Что вы найдете в каталоге двигателей АИР?

Каталог электродвигателей АИР – навигационная страница сайта с легким доступом ко всей детальной технической и рыночной информации, которая может Вам понадобиться. Как о каждой модели электромотора, так и о всей линейке.

  • Каталог моделей электродвигателей АИР с детальными описаниями;
  • Таблица габаритно-присоединительных размеров двигателей;
  • Каталог двигателей с Электромагнитным тормозом;
  • Популярная статья «Что прячется в дешевом электродвигателе АИР»;
  • Доставка электродвигателей по Украине;
  • Отзывы покупателей о компании ТОВ «Системы качества, ЛТД» и поставляемых ею двигателях.

Прежде чем приобрести электродвигатель, вникайте в тонкости и технические особенности. Стоимость на двигатели может колебаться в пределах 100%, а надежность и качество — отличаться в разы.

Характеристики и справочные данные двигателей

Под каждой ссылкой в таблице «каталог» находится страница, посвященная одной модели электродвигателя:

  1. Таблица технических характеристик двигателя
  2. Чертеж и размеры
  3. Что важно знать, чтоб не ошибиться в выборе двигателя
  4. Слабые места дешевых трехфазных электромоторов
  5. Строение и комплектующие асинхронных электромоторов
  6. Подробный обзор производителей

Что скачать паспорт кликните на ссылку паспорт электродвигателей АИР

Сайт АИР.com.ua и специалисты компании предоставят подробный ответ о качестве и стоимости любого запрошенного электродвигателя АИР любого производителя.

Сертификаты дилера

какие они бывают / Блог компании НПФ ВЕКТОР / Хабр

В прошлых статьях был рассмотрен принцип работы синхронного и асинхронного электродвигателей, а также рассказано, как ими управлять. Но видов электродвигателей существует гораздо больше! И у каждого из них свои свойства, область применения и особенности.

В этой статье будет небольшой обзор по разным типам электродвигателей с фотографиями и примерами применений. Почему в пылесос ставятся одни двигатели, а в вентилятор вытяжки другие? Какие двигатели стоят в сегвее? А какие двигают поезд метро?

Каждый электродвигатель обладает некоторыми отличительными свойствами, которые обуславливают его область применения, в которой он наиболее выгоден. Синхронные, асинхронные, постоянного тока, коллекторные, бесколлекторные, вентильно-индукторные, шаговые… Почему бы, как в случае с двигателями внутреннего сгорания, не изобрести пару типов, довести их до совершенства и ставить их и только их во все применения? Давайте пройдемся по всем типам электродвигателей, а в конце обсудим, зачем же их столько и какой двигатель «самый лучший».

С этим двигателем все должны быть знакомы с детства, потому что именно этот тип двигателя стоит в большинстве старых игрушек. Батарейка, два проводка на контакты и звук знакомого жужжания, вдохновляющего на дальнейшие конструкторские подвиги. Все ведь так делали? Надеюсь. Иначе эта статья, скорее всего, не будет вам интересна. Внутри такого двигателя на валу установлен контактный узел – коллектор, переключающий обмотки на роторе в зависимости от положения ротора. Постоянный ток, подводимый к двигателю, протекает то по одним, то по другим частям обмотки, создавая вращающий момент. Кстати, не уходя далеко, всех ведь, наверное, интересовало – что за желтые штучки стояли на некоторых ДПТ из игрушек, прямо на контактах (как на фото сверху)? Это конденсаторы – при работе коллектора из-за коммутаций потребление тока импульсное, напряжение может также меняться скачками, из-за чего двигатель создает много помех. Они особенно мешают, если ДПТ установлен в радиоуправляемой игрушке. Конденсаторы как раз гасят такие высокочастотные пульсации и, соответственно, убирают помехи.

Двигатели постоянного тока бывают как очень маленького размера («вибра» в телефоне), так и довольно большого – обычно до мегаватта. Например, на фото ниже показан тяговый электродвигатель электровоза мощностью 810кВт и напряжением 1500В.

Почему ДПТ не делают мощнее? Главная проблема всех ДПТ, а в особенности ДПТ большой мощности – это коллекторный узел. Скользящий контакт сам по себе является не очень хорошей затеей, а скользящий контакт на киловольты и килоамперы – и подавно. Поэтому конструирование коллекторного узла для мощных ДПТ – целое искусство, а на мощности выше мегаватта сделать надежный коллектор становится слишком сложно (рекорд — 12,5МВт).

В потребительском качестве ДПТ хорош своей простотой с точки зрения управляемости. Его момент прямо пропорционален току якоря, а частота вращения (по крайней мере холостой ход) прямо пропорциональна приложенному напряжению. Поэтому до наступления эры микроконтроллеров, силовой электроники и частотного регулируемого привода переменного тока именно ДПТ был самым популярным электродвигателем для задач, где требуется регулировать частоту вращения или момент.

Также нужно упомянуть, как именно в ДПТ формируется магнитный поток возбуждения, с которым взаимодействует якорь (ротор) и за счет этого возникает вращающий момент. Этот поток может делаться двумя способами: постоянными магнитами и обмоткой возбуждения. В небольших двигателях чаще всего ставят постоянные магниты, в больших – обмотку возбуждения. Обмотка возбуждения – это еще один канал регулирования. При увеличении тока обмотки возбуждения увеличивается её магнитный поток. Этот магнитный поток входит как в формулу момента двигателя, так и в формулу ЭДС. Чем выше магнитный поток возбуждения, тем выше развиваемый момент при том же токе якоря. Но тем выше и ЭДС машины, а значит при том же самом напряжении питания частота вращения холостого хода двигателя будет ниже. Зато если уменьшить магнитный поток, то при том же напряжении питания частота холостого хода будет выше, уходя в бесконечность при уменьшении потока возбуждения до нуля. Это очень важное свойство ДПТ. Вообще, я очень советую изучить уравнения ДПТ – они простые, линейные, но их можно распространить на все электродвигатели – процессы везде схожие.

Как ни странно, это самый распространенный в быту электродвигатель, название которого наименее известно. Почему так получилось? Его конструкция и характеристики такие же, как у двигателя постоянного тока, поэтому упоминание о нем в учебниках по приводу обычно помещается в самый конец главы про ДПТ. При этом ассоциация коллектор = ДПТ так прочно заседает в голове, что не всем приходит на ум, что двигатель постоянного тока, в названии которого присутствует «постоянный ток», теоретически можно включать в сеть переменного тока. Давайте разберемся.

Как изменить направление вращения двигателя постоянного тока? Это знают все, надо сменить полярность питания якоря. А ещё? А еще можно сменить полярность питания обмотки возбуждения, если возбуждение сделано обмоткой, а не магнитами. А если полярность сменить и у якоря, и у обмотки возбуждения? Правильно, направление вращения не изменится. Так что же мы ждем? Соединяем обмотки якоря и возбуждения последовательно или параллельно, чтобы полярность изменялась одинаково и там и там, после чего вставляем в однофазную сеть переменного тока! Готово, двигатель будет крутиться. Есть один только маленький штрих, который надо сделать: так как по обмотке возбуждения протекает переменный ток, её магнитопровод, в отличие от истинного ДПТ, надо изготовить шихтованным, чтобы снизить потери от вихревых токов. И вот мы и получили так называемый «универсальный коллекторный двигатель», который по конструкции является подвидом ДПТ, но… прекрасно работает как от переменного, так и от постоянного тока.

Этот тип двигателей наиболее широко распространен в бытовой технике, где требуется регулировать частоту вращения: дрели, стиральные машины (не с «прямым приводом»), пылесосы и т.п. Почему именно он так популярен? Из-за простоты регулирования. Как и в ДПТ, его можно регулировать уровнем напряжения, что для сети переменного тока делается симистором (двунаправленным тиристором). Схема регулирования может быть так проста, что помещается, например, прямо в «курке» электроинструмента и не требует ни микроконтроллера, ни ШИМ, ни датчика положения ротора.

Еще более распространенным, чем коллекторные двигатели, является асинхронный двигатель. Только распространен он в основном в промышленности – где присутствует трехфазная сеть. Про принцип его работы написана отдельная статья. Если кратко, то его статор – это распределенная двухфазная или трехфазная (реже многофазная) обмотка. Она подключается к источнику переменного напряжения и создает вращающееся магнитное поле. Ротор можно представлять себе в виде медного или алюминиевого цилиндра, внутри которого находится железо магнитопровода. К ротору в явном виде напряжение не подводится, но оно индуцируется там за счет переменного поля статора (поэтому двигатель на английском языке называют индукционным). Возникающие вихревые токи в короткозамкнутом роторе взаимодействуют с полем статора, в результате чего образуется вращающий момент.

Почему асинхронный двигатель так популярен? У него нет скользящего контакта, как у коллекторного двигателя, а поэтому он более надежен и требует меньше обслуживания. Кроме того, такой двигатель может пускаться от сети переменного тока «прямым пуском» – его можно включить коммутатором «на сеть», в результате чего двигатель запустится (с большим пусковым током 5-7 крат, но допустимым). ДПТ относительно большой мощности так включать нельзя, от пускового тока погорит коллектор. Также асинхронные привода, в отличие от ДПТ, можно делать гораздо большей мощности – десятки мегаватт, тоже благодаря отсутствию коллектора. При этом асинхронный двигатель относительно прост и дешев.

Асинхронный двигатель применяется и в быту: в тех устройствах, где не нужно регулировать частоту вращения. Чаще всего это так называемые «конденсаторные» двигатели, или, что тоже самое, «однофазные» асинхронники. Хотя на самом деле с точки зрения электродвигателя правильнее говорить «двухфазные», просто одна фаза двигателя подключается в сеть напрямую, а вторая через конденсатор. Конденсатор делает фазовый сдвиг напряжения во второй обмотке, что позволяет создать вращающееся эллиптическое магнитное поле. Обычно такие двигатели применяются в вытяжных вентиляторах, холодильниках, небольших насосах и т.п.

Минус асинхронного двигателя по сравнению с ДПТ в том, что его сложно регулировать. Асинхронный электродвигатель – это двигатель переменного тока. Если асинхронному двигателю просто понизить напряжение, не понизив частоту, то он несколько снизит скорость, да. Но у него увеличится так называемое скольжение (отставание частоты вращения от частоты поля статора), увеличатся потери в роторе, из-за чего он может перегреться и сгореть. Можно представлять это себе как регулирование скорости движения легкового автомобиля исключительно сцеплением, подав полный газ и включив четвертую передачу. Чтобы правильно регулировать частоту вращения асинхронного двигателя нужно пропорционально регулировать и частоту, и напряжение. А лучше и вовсе организовать векторное управление, как более подробно было описано в прошлой статье. Но для этого нужен преобразователь частоты – целый прибор с инвертором, микроконтроллером, датчиками и т.п. До эры силовой полупроводниковой электроники и микропроцессорной техники (в прошлом веке) регулирование частотой было экзотикой – его не на чем было делать. Но сегодня регулируемый асинхронный электропривод на базе преобразователя частоты – это уже стандарт-де-факто.

Про принцип работы синхронного двигателя также была отдельная статья. Синхронных приводов бывает несколько подвидов – с магнитами (PMSM) и без (с обмоткой возбуждения и контактными кольцами), с синусоидальной ЭДС или с трапецеидальной (бесколлекторные двигатели постоянного тока, BLDC). Сюда же можно отнести некоторые шаговые двигатели. До эры силовой полупроводниковой электроники уделом синхронных машин было применение в качестве генераторов (почти все генераторы всех электростанций – синхронные машины), а также в качестве мощных приводов для какой-либо серьезной нагрузки в промышленности.

Все эти машины выполнялись с контактными кольцами (можно увидеть на фото), о возбуждении от постоянных магнитов при таких мощностях речи, конечно же, не идет. При этом у синхронного двигателя, в отличие от асинхронного, большие проблемы с пуском. Если включить мощную синхронную машину напрямую на трехфазную сеть, то всё будет плохо. Так как машина синхронная, она должна вращаться строго с частотой сети. Но за время 1/50 секунды ротор, конечно же, разогнаться с нуля до частоты сети не успеет, а поэтому он будет просто дергаться туда-сюда, так как момент получится знакопеременный. Это называется «синхронный двигатель не вошел в синхронизм». Поэтому в реальных синхронных машинах применяют асинхронный пуск – делают внутри синхронной машины небольшую асинхронную пусковую обмотку и закорачивают обмотку возбуждения, имитируя «беличью клетку» асинхронника, чтобы разогнать машину до частоты, примерно равной частоте вращения поля, а уже после этого включается возбуждение постоянным током и машина втягивается в синхронизм.
И если у асинхронного двигателя регулировать частоту ротора без изменения частоты поля хоть как-то можно, то у синхронного двигателя нельзя никак. Он или крутится с частой поля, или выпадает из синхронизма и с отвратительными переходными процессами останавливается. Кроме того, у синхронного двигателя без магнитов есть контактные кольца – скользящий контакт, чтобы передавать энергию на обмотку возбуждения в роторе. С точки зрения сложности, это, конечно, не коллектор ДПТ, но всё равно лучше бы было без скользящего контакта. Именно поэтому в промышленности для нерегулируемой нагрузки применяют в основном менее капризные асинхронные привода.

Но все изменилось с появлением силовой полупроводниковой электроники и микроконтроллеров. Они позволили сформировать для синхронной машины любую нужную частоту поля, привязанную через датчик положения к ротору двигателя: организовать вентильный режим работы двигателя (автокоммутацию) или векторное управление. При этом характеристики привода целиком (синхронная машина + инвертор) получились такими, какими они получаются у двигателя постоянного тока: синхронные двигатели заиграли совсем другими красками. Поэтому начиная где-то с 2000 года начался «бум» синхронных двигателей с постоянными магнитами. Сначала они робко вылезали в вентиляторах кулеров как маленькие BLDC двигатели, потом добрались до авиамоделей, потом забрались в стиральные машины как прямой привод, в электротягу (сегвей, Тойота приус и т. п.), всё больше вытесняя классический в таких задачах коллекторный двигатель. Сегодня синхронные двигатели с постоянными магнитами захватывают всё больше применений и идут семимильными шагами. И все это – благодаря электронике. Но чем же лучше синхронный двигатель асинхронного, если сравнивать комплект преобразователь+двигатель? И чем хуже? Этот вопрос будет рассматриваться в конце статьи, а сейчас давайте пройдемся еще по нескольким типам электродвигателей.

У него много названий. Обычно его коротко называют вентильно-индукторный двигатель (ВИД) или вентильно-индукторная машина (ВИМ) или привод (ВИП). В английской терминологии это switched reluctance drive (SRD) или motor (SRM), что переводится как машина с переключаемым магнитным сопротивлением. Но чуть ниже будет рассматриваться другой подвид этого двигателя, отличающийся по принципу действия. Чтобы не путать их друг с другом, «обычный» ВИД, который рассмотрен в этом разделе, мы на кафедре электропривода в МЭИ, а также на фирме ООО «НПФ ВЕКТОР» называем «вентильно-индукторный двигатель с самовозбуждением» или коротко ВИД СВ, что подчеркивает принцип возбуждения и отличает его от машины, рассмотренной далее. Но другие исследователи его также называют ВИД с самоподмагничиванием, иногда реактивный ВИД (что отражает суть образования вращающего момента).

Конструктивно это самый простой двигатель и по принципу действия похож на некоторые шаговые двигатели. Ротор – зубчатая железка. Статор – тоже зубчатый, но с другим числом зубцов. Проще всего принцип работы поясняет вот эта анимация:

Подавая постоянный ток в фазы в соответствии с текущим положением ротора можно заставить двигатель вращаться. Фаз может быть разное количество. Форма тока реального привода для трех фаз показа на рисунке (токоограничение 600А):

Однако за простоту двигателя приходится платить. Так как двигатель питается однополярными импульсами тока, напрямую «на сеть» его включать нельзя. Обязательно требуется преобразователь и датчик положения ротора. Причем преобразователь не классический (типа шестиключевой инвертор): для каждой фазы у преобразователя для SRD должны быть полумосты, как на фото в начале этого раздела. Проблема в том, что для удешевления комплектующих и улучшения компоновки преобразователей силовые ключи и диоды часто не изготавливаются отдельно: обычно применяются готовые модули, содержащие одновременно два ключа и два диода – так называемые стойки. И именно их чаще всего и приходится ставить в преобразователь для ВИД СВ, половину силовых ключей просто оставляя незадействованной: получается избыточный преобразователь. Хотя в последние годы некоторые производители IGBT модулей выпустили изделия, предназначенные именно для SRD.

Следующая проблема – это пульсации вращающего момента. В силу зубчатой структуры и импульсного тока момент редко получается стабильным – чаще всего он пульсирует. Это несколько ограничивает применимость двигателей для транспорта – кому хочется иметь пульсирующий момент на колесах? Кроме того, от таких импульсов тянущего усилия не очень хорошо себя чувствуют подшипники двигателя. Проблема несколько решается специальным профилированием формы тока фазы, а также увеличением количества фаз.

Однако даже при этих недостатках двигатели остаются перспективными в качестве регулируемого привода. Благодаря их простоте сам двигатель получается дешевле классического асинхронного двигателя. Кроме того, двигатель легко сделать многофазным и многосекционным, разделив управление одним двигателем на несколько независимых преобразователей, которые работают параллельно. Это позволяет повысить надежность привода – отключение, скажем, одного из четырех преобразователей не приведет к остановке привода в целом – трое соседей будут какое-то время работать с небольшой перегрузкой. Для асинхронного двигателя такой фокус выполнить так просто не получается, так как невозможно сделать несвязанные друг с другом фазы статора, которые бы управлялись отдельным преобразователем полностью независимо от других. Кроме того, ВИД очень хорошо регулируются «вверх» от основной частоты. Железку ротора можно раскручивать без проблем до очень высоких частот.

Мы на фирме ООО «НПФ ВЕКТОР» выполнили несколько проектов на базе этого двигателя. Например, делали небольшой привод для насосов горячего водоснабжения, а также недавно закончили разработку и отладку системы управления для мощных (1,6 МВт) многофазных резервируемых приводов для обогатительных фабрик АК «АЛРОСА». Вот машинка на 1,25 МВт:


Вся система управления, контроллеры и алгоритмы были сделаны у нас в ООО «НПФ ВЕКТОР», силовые преобразователи спроектировала и изготовила фирма ООО «НПП «ЦИКЛ+». Заказчиком работы и проектировщиком самих двигателей являлась фирма ООО «МИП «Мехатроника» ЮРГТУ (НПИ)».

Это совсем другой тип двигателя, отличающийся по принципу действия от обычного ВИД. Исторически известны и широко используются вентильно-индукторные генераторы такого типа, применяемые на самолетах, кораблях, железнодорожном транспорте, а вот именно двигателями такого типа почему-то занимаются мало.

На рисунке схематично показана геометрия ротора и магнитный поток обмотки возбуждения, а также изображено взаимодействие магнитных потоков статора и ротора, при этом ротор на рисунке установлен в согласованное положение (момент равен нулю).

Ротор собран из двух пакетов (из двух половинок), между которыми установлена обмотка возбуждения (на рисунке показана как четыре витка медного провода). Несмотря на то, что обмотка висит «посередине» между половинками ротора, крепится она к статору и не вращается. Ротор и статор выполнены из шихтованного железа, постоянные магниты отсутствуют. Обмотка статора распределенная трехфазная – как у обычного асинхронного или синхронного двигателя. Хотя существуют варианты такого типа машин с сосредоточенной обмоткой: зубцами на статоре, как у SRD или BLDC двигателя. Витки обмотки статора охватывают сразу оба пакета ротора.

Упрощенно принцип работы можно описать следующим образом: ротор стремится повернуться в такое положение, при котором направления магнитного потока в статоре (от токов статора) и роторе (от тока возбуждения) совпадут. При этом половина электромагнитного момента образуется в одном пакете, а половина – в другом. Со стороны статора машина подразумевает разнополярное синусоидальное питание (ЭДС синусоидальна), электромагнитный момент активный (полярность зависит от знака тока) и образован за счет взаимодействия поля, созданного током обмотки возбуждения с полем, созданного обмотками статора. По принципу работы эта машина отлична от классических шаговых и SRD двигателей, в которых момент реактивный (когда металлическая болванка притягивается к электромагниту и знак усилия не зависит от знака тока электромагнита).

С точки зрения управления ВИД НВ оказывается эквивалентен синхронной машине с контактными кольцами. То есть, если вы не знаете конструкцию этой машины и используете её как «черный ящик», то она ведет себя практически неотличимо от синхронной машины с обмоткой возбуждения. Можно сделать векторное управление или автокоммутацию, можно ослаблять поток возбуждения для повышения частоты вращения, можно усиливать его для создания большего момента – всё так, как будто это классическая синхронная машина с регулируемым возбуждением. Только ВИД НВ не имеет скользящего контакта. И не имеет магнитов. И ротор в виде дешевой железной болванки. И момент не пульсирует, в отличие от SRD. Вот, например, синусоидальные токи ВИД НВ при работе векторного управления:

Кроме того, ВИД НВ можно создавать многофазным и многосекционным, аналогично тому, как это делается в ВИД СВ. При этом фазы оказываются несвязанными друг с другом магнитными потоками и могут работать независимо. Т.е. получается как будто бы несколько трехфазных машин в одной, к каждой из которых присоединяется свой независимый инвертор с векторным управлением, а результирующая мощность просто суммируется. Координации между преобразователями при этом не требуется никакой – только общее задание частоты вращения.
Минусы этого двигателя тоже есть: напрямую от сети он крутиться не может, так как, в отличие от классических синхронных машин, ВИД НВ не имеет асинхронной пусковой обмотки на роторе. Кроме того, он сложнее по конструкции, чем обычный ВИД СВ (SRD).

На основе данного двигателя мы также сделали несколько успешных проектов. Например, один из них – это серия приводов насосов и вентиляторов для районных теплостанций г. Москвы мощностью 315-1200кВт (ссылка на проект). Это низковольтные (380В) ВИД НВ с резервированием, где одна машина «разбита» на 2, 4 или 6 независимых трехфазных секций. На каждую секцию ставится свой однотипный преобразователь с векторным бездатчиковым управлением. Таким образом можно легко наращивать мощность на базе однотипной конструкции преобразователя и двигателя. При этом часть преобразователей подключено к одному вводу питания районной теплостанции, а часть к другому. Поэтому если происходит «моргушка питания» по одному из вводов питания, то привод не встает: половина секций кратковременно работают в перегрузке, пока питание не восстановится. Как только оно восстанавливается, на ходу в работу автоматически вводятся отдыхавшие секции. Вообще, наверное, этот проект заслуживал бы отдельной статьи, поэтому пока про него закончу, вставив фото двигателя и преобразователей:

К сожалению, двумя словами здесь не обойтись. И общими выводами про то, что у каждого двигателя свои достоинства и недостатки – тоже. Потому что не рассмотрены самые главные качества – массогабаритные показатели каждого и типов машин, цена, а также их механические характеристики и перегрузочная способность. Оставим нерегулируемый асинхронный привод крутить свои насосы напрямую от сети, тут ему конкурентов нет. Оставим коллекторные машины крутить дрели и пылесосы, тут с ними в простоте регулирования тоже потягаться сложно.

Давайте рассмотрим регулируемый электропривод, режим работы которого – длительный. Коллекторные машины здесь сразу исключаются из конкуренции по причине ненадежности коллекторного узла. Но остались еще четыре – синхронный, асинхронный, и два типа вентильно-индукторных. Если мы говорим о приводе насоса, вентилятора и чего-то похожего, что используется в промышленности и где масса и габариты особо не важны, то здесь из конкуренции выпадают синхронные машины. Для обмотки возбуждения требуются контактные кольца, что является капризным элементом, а постоянные магниты очень дороги. Конкурирующими вариантами остаются асинхронный привод и вентильно-индукторные двигатели обоих типов.

Как показывает опыт, все три типа машин успешно применяются. Но – асинхронный привод невозможно (или очень сложно) секционировать, т. е. разбить мощную машину на несколько маломощных. Поэтому для обеспечения большой мощности асинхронного преобразователя требуется делать его высоковольтным: ведь мощность – это, если грубо, произведение напряжения на ток. Если для секционируемого привода мы можем взять низковольтный преобразователь и наставить их несколько, каждый на небольшой ток, то для асинхронного привода преобразователь должен быть один. Но не делать же преобразователь на 500В и ток 3 килоампера? Это провода нужны с руку толщиной. Поэтому для увеличения мощности повышают напряжение и снижают ток. А высоковольтный преобразователь – это совсем другой класс задачи. Нельзя просто так взять силовые ключи на 10кВ и сделать из них классический инвертор на 6 ключей, как раньше: и нет таких ключей, а если есть, они очень дороги. Инвертор делают многоуровневым, на низковольтных ключах, соединенных последовательно в сложных комбинациях. Такой инвертор иногда тянет за собой специализированный трансформатор, оптические каналы управления ключами, сложную распределенную систему управления, работающую как одно целое… В общем, сложно всё у мощного асинхронного привода. При этом вентильно-индукторный привод за счет секционирования может «отсрочить» переход на высоковольтный инвертор, позволяя сделать привода до единиц мегаватт от низковольтного питания, выполненные по классической схеме. В этом плане ВИПы становятся интереснее асинхронного привода, да еще и обеспечивают резервирование. С другой стороны, асинхронные привода работают уже сотни лет, двигатели доказали свою надежность. ВИПы же только пробивают себе дорогу. Так что здесь надо взвесить много факторов, чтобы выбрать для конкретной задачи наиболее оптимальный привод.

Но всё становится еще интереснее, когда речь заходит о транспорте или о малогабаритных устройствах. Там уже нельзя беспечно относиться к массе и габаритам электропривода. И вот там уже нужно смотреть на синхронные машины с постоянными магнитами. Если посмотреть только на параметр мощности деленной на массу (или размер), то синхронные машины с постоянными магнитами вне конкуренции. Отдельные экземпляры могут быть в разы меньше и легче, чем любой другой «безмагнитный» привод переменного тока. Но здесь есть одно опасное заблуждение, которое я сейчас постараюсь развеять.

Если синхронная машина в три раза меньше и легче – это не значит, что для электротяги она подходит лучше. Всё дело в отсутствии регулировки потока постоянных магнитов. Поток магнитов определяет ЭДС машины. На определенной частоте вращения ЭДС машины достигает напряжения питания инвертора и дальнейшее повышение частоты вращения становится затруднительно. Тоже самое касается и повышения момента. Если нужно реализовать больший момент, в синхронной машине нужно повышать ток статора – момент возрастет пропорционально. Но более эффективно было бы повысить и поток возбуждения – тогда и магнитное насыщение железа было бы более гармоничным, а потери были бы ниже. Но опять же поток магнитов повышать мы не можем. Более того, в некоторых конструкциях синхронных машин и ток статора нельзя повышать сверх определенной величины – магниты могут размагнититься. Что же получается? Синхронная машина хороша, но только лишь в одной единственной точке – в номинальной. С номинальной частотой вращения и номинальным моментом. Выше и ниже – всё плохо. Если это нарисовать, то получится вот такая характеристика частоты от момента (красным):

На рисунке по горизонтальной оси отложен момент двигателя, по вертикальной – частота вращения. Звездочкой отмечена точка номинального режима, например, пусть это будет 60кВт. Заштрихованный прямоугольник – это диапазон, где возможно регулирование синхронной машины без проблем – т.е. «вниз» по моменту и «вниз» по частоте от номинала. Красной линией отмечено, что можно выжать из синхронной машины сверх номинала – небольшое повышение частоты вращения за счет так называемого ослабления поля (на самом деле это создание лишнего реактивного тока по оси d двигателя в векторном управлении), а также показана некоторая возможная форсировка по моменту, чтобы было безопасно для магнитов. Всё. А теперь давайте поставим эту машину в легковое транспортное средство без коробки передач, где батарея рассчитана на отдачу 60кВт. Желаемая тяговая характеристика изображена синим. Т.е. начиная с самой низкой скорости, скажем, с 10км/ч привод должен развивать свои 60кВт и продолжать их развивать вплоть до максимальной скорости, скажем 150км/ч. Синхронная машина и близко не лежала: её момента не хватит даже чтобы заехать на бордюр у подъезда (или на поребрик у парадной, для полит. корректности), а разогнаться машина сможет лишь до 50-60км/ч.
Что же это значит? Синхронная машина не подходит для электротяги без коробки передач? Подходит, конечно же, просто надо по-другому её выбрать. Вот так:

Надо выбрать такую синхронную машину, чтобы требуемый тяговый диапазон регулирования был весь внутри её механической характеристики. Т.е. чтобы машина одновременно могла развить и большой момент, и работать на большой частоте вращения. Как вы видите из рисунка… установленная мощность такой машины будет уже не 60кВт, а 540кВт (можно посчитать по делениям). Т.е. в электромобиль с батареей на 60кВт придется установить синхронную машину и инвертор на 540кВт, просто чтобы «пройти» по требуемому моменту и частоте вращения.

Конечно же, так как описано, никто не делает. Никто не ставит машину на 540кВт вместо 60кВт. Синхронную машину модернизируют, пытаясь «размазать» её механическую характеристику из оптимума в одной точке вверх по скорости и вниз по моменту. Например, прячут магниты в железо ротора (делают инкорпорированными), это позволяет не бояться размагнитить магниты и ослаблять поле смелее, а также перегружать по току побольше. Но от таких модификаций синхронная машина набирает вес, габариты и становится уже не такой легкой и красивой, какой она была раньше. Появляются новые проблемы, такие как «что делать, если в режиме ослабления поля инвертор отключился». ЭДС машины может «накачать» звено постоянного тока инвертора и выжечь всё. Или что делать, если инвертор на ходу пробился — синхронная машина замкнется и может токами короткого замыкания убить и себя, и водителя, и всю оставшуюся живой электронику — нужны схемы защиты и т.п.

Поэтому синхронная машина хороша там, где большого диапазона регулирования не требуется. Например, в сегвее, где скорость с точки зрения безопасности может быть ограничена на 30км/ч (или сколько там у него?). А еще синхронная машина идеальна для вентиляторов: у вентилятора сравнительно мало изменяется частота вращения, от силы раза в два – больше особо нет смысла, так как воздушный поток ослабевает пропорционально квадрату скорости (примерно). Поэтому для небольших пропеллеров и вентиляторов синхронная машина – это то, что нужно. И как раз она туда, собственно, успешно ставится.

Тяговую кривую, изображенную на рисунке синим цветом, испокон веков реализуют двигатели постоянного тока с регулируемым возбуждением: когда ток обмотки возбуждения изменяют в зависимости от тока статора и частоты вращения. При увеличении частоты вращения уменьшается и ток возбуждения, позволяя машине разгоняться выше и выше. Поэтому ДПТ с независимым (или смешанным) управлением возбуждением классически стоял и до сих пор стоит в большинстве тяговых применений (метро, трамваи и т.п.). Какая же электрическая машина переменного тока может с ним поспорить?

К такой характеристике (постоянства мощности) могут лучше приблизиться двигатели, у которых регулируется возбуждение. Это асинхронный двигатель и оба типа ВИПов. Но у асинхронного двигателя есть две проблемы: во-первых, его естественная механическая характеристика – это не кривая постоянства мощности. Потому что возбуждение асинхронного двигателя осуществляется через статор. А поэтому в зоне ослабления поля при постоянстве напряжения (когда на инверторе оно закончилось) подъем частоты в два раза приводит к падению тока возбуждения в два раза и моментоообразующего тока тоже в два раза. А так как момент на двигателе – это произведение тока на поток, то момент падает в 4 раза, а мощность, соответственно, в два. Вторая проблема – это потери в роторе при перегрузке с большим моментом. В асинхронном двигателе половина потерь выделяется в роторе, половина в статоре. Для уменьшения массогабаритных показателей на транспорте часто применяется жидкостное охлаждение. Но водяная рубашка эффективно охладит лишь статор, за счет явления теплопроводности. От вращающегося ротора тепло отвести значительно сложнее – путь отвода тепла через «теплопроводность» отрезан, ротор не касается статора (подшипники не в счет). Остается воздушное охлаждение путем перемешивая воздуха внутри пространства двигателя или излучение тепла ротором. Поэтому ротор асинхронного двигателя получается своеобразным «термосом» — единожды перегрузив его (сделав динамичный разгон на машине), требуется долгое время ждать остывания ротора. А ведь его температуру еще и не измерить… приходится только предсказывать по модели.

Здесь нужно отметить, как мастерски обе проблемы асинхронного двигателя обошли в Тесла в своей Model S. Проблему с отводом тепла из ротора они решили… заведя во вращающийся ротор жидкость (у них есть соответствующий патент, где вал ротора полый и он омывается внутри жидкостью, но достоверно я не знаю, применяют ли они это). А вторую проблему с резким уменьшением момента при ослаблении поля… они не решали. Они поставили двигатель с тяговой характеристикой, почти как у меня нарисована для «избыточного» синхронного двигателя на рисунке выше, только у них не 540кВт, а 300кВт. Зона ослабления поля в тесле очень маленькая, где-то два крата. Т.е. они поставили «избыточный» для легкового автомобиля двигатель, сделав вместо бюджетного седана по сути спорт-кар с огромной мощностью. Недостаток асинхронного двигателя обратили в достоинство. Но если бы они попытались сделать менее «производительный» седан, мощностью 100кВт или меньше, то асинхронный двигатель, скорее всего, был бы точно таким же (на 300кВт), просто его искусственно задушили электроникой бы под возможности батареи.

А теперь ВИПы. Что могут они? Какая тяговая характеристика у них? Про ВИД СВ я точно сказать не могу – это по своему принципу работы нелинейный двигатель, и от проекта к проекту его механическая характеристика может сильно меняться. Но в целом он скорее всего лучше асинхронного двигателя в плане приближения к желаемой тяговой характеристике с постоянством мощности. А вот про ВИД НВ я могу сказать подробнее, так как мы на фирме им очень плотно занимаемся. Видите вон ту желаемую тяговую характеристику на рисунке выше, которая нарисована синим цветом, к которой мы хотим стремиться? Это на самом деле не просто желаемая характеристика. Это реальная тяговая характеристика, которую мы по точкам по датчику момента сняли для одного из ВИД НВ. Так как ВИД НВ имеет независимое внешнее возбуждение, то его качества наиболее приближены к ДПТ НВ, который тоже может сформировать такую тяговую характеристику за счет регулирования возбуждения.

Так что же? ВИД НВ – идеальная машина для тяги без единой проблемы? На самом деле нет. Проблем у него тоже куча. Например, его обмотка возбуждения, которая «висит» между пакетами статора. Хоть она и не вращается, от неё тоже сложно отводить тепло – получается ситуация почти как ротором асинхронника, лишь немного получше. Можно, в случае надобности, «кинуть» трубку охлаждения со статора. Вторая проблема – это завышенные массогабаритные показатели. Глядя на рисунок ротора ВИД НВ, можно видеть, что пространство внутри двигателя используется не очень эффективно – «работают» только начало и конец ротора, а середина занята обмоткой возбуждения. В асинхронном двигателе, например, вся длина ротора, всё железо «работает». Сложность сборки – засунуть обмотку возбуждения внутрь пакетов ротора надо еще суметь (ротор делается разборным, соответственно, есть проблемы с балансировкой). Ну и просто массогабаритные характеристики пока получаются не очень-то выдающимися по сравнению с теми же асинхронными двигателями Тесла, если накладывать тяговые характеристики друг на друга.

А также есть еще общая проблема обоих типов ВИД. Их ротор – пароходное колесо. И на высоких частотах вращения (а высокая частота нужна, так высокочастотные машины при той же мощности меньше тихоходных) потери от перемешивания воздуха внутри становятся очень значительными. Если до 5000-7000 об/мин ВИД еще можно сделать, то на 20000 об/мин это получится большой миксер. А вот асинхронный двигатель на такие частоты и гораздо выше сделать вполне можно за счет гладкого статора.

Так что же лучше всего в итоге для электротяги? Какой двигатель самый лучший?

Понятия не имею. Все плохие. Надо изобретать дальше. Но мораль статьи такова – если вы хотите сравнить между собой разные типы регулируемого электропривода, то нужно сравнивать на конкретной задаче с конкретной требуемой механической характеристикой по всем-всем параметрам, а не просто по мощности. Также в этой статье не рассмотрены еще куча нюансов сравнения. Например, такой параметр как длительность работы в каждой из точек механической характеристики. На максимальном моменте обычно ни одна машина не может работать долго – это режим перегрузки, а на максимальной скорости очень плохо себя чувствуют синхронные машины с магнитами – там у них огромные потери в стали. А еще интересный параметр для электротяги – потери при движении выбегом, когда водитель отпустил газ. Если ВИПы и асинхронные двигатели будут крутиться как болванки, то у синхронной машины с постоянными магнитами останутся почти номинальные потери в стали из-за магнитов. И так далее, и так далее…

Поэтому нельзя вот так просто взять и выбрать лучший электропривод.

UPD:

Обобщая замечания в комментариях, необходимо дополнить некоторые важные, как оказалось, вещи, которые я изначально опустил как маловажные.

1. Асинхронные двигатели до эры преобразователей частоты регулировали за счет применения так называемого фазного ротора — когда ротор делался в виде обмотки, а не беличьей клетки, а через контактные кольца (как у синхронной машины) фазы ротора выводились наружу. Включая в цепь ротора резисторы можно было мягко пускать АД и безопасно регулировать частоту вращения, изменяя сопротивление. Проблема в том, что очень много энергии при этом терялось в резисторах — иногда до половины от подводимой к приводу мощности.

2. В статье не упомянуты синхронные реактивные машины и их совмещение с синхронными машинами с постоянными магнитами. Если сделать ротор синхронной машины с магнитами явнополюсным — например таким, как нарисован ротор SRD двигателя на gif анимации, то развиваемый момент может быть не только активным, но и реактивным — как у SRD. Подбирая оптимальное сочетание активного и реактивного момента можно частично исключить проблемы классической синхронной машины с магнитами, значительно расширив диапазон работы с постоянством мощности. Получается некий гибрид реактивной машины и синхронной с магнитами.

3. Шаговые двигатели не рассмотрены, потому что по принципу действия они в первом приближении схожи либо с синхронными машинами с постоянными магнитами, либо с SRD двигателями — зависит от конкретного типа шаговика. Только шаговые двигатели, в отличие от «силовых» приводов, имеют гораздо большее количество пар полюсов (зубцов) для увеличения коэффициента электрической редукции: чтобы одному периоду тока соответствовало меньшее угловое перемещение вала. Управление шаговиками обычно тривиальное — последовательный перебор фаз друг за другом (шаги). Более продвинутые системы дробят шаг, подавая в двигатель «микрошаги» — по сути приближая управление к синусоидальному. Еще более продвинутые используют датчик положения ротора и применяют полноценное векторное управление. Но в таком случае и машину нужно делать более качественную, а называться в сумме это будет уже настоящим сервоприводом.

Виды электродвигателей и их особенности

Экономичность и надежность оборудования напрямую зависят от электродвигателя, поэтому его выбор требует серьезного подхода.

Посредством электродвигателя электрическая энергия преобразуется в механическую. Мощность, количество оборотов в минуту, напряжение и тип питания являются основными показателями электродвигателей. Также, большое значение имеют массогабаритные и энергетические показатели.

Электродвигатели обладают большими преимуществами. Так, по сравнению с тепловыми двигателями сопоставимой мощности, по размеру электрические двигатели намного компактнее. Они прекрасно подходят для установки на небольших площадках, например в оборудовании трамваев, электровозов и на станках различного назначения.

При их использовании не выделяется пар и продукты распада, что обеспечивает экологическую чистоту. Электродвигатели делятся на двигатели постоянного и переменного тока, шаговые электродвигатели, серводвигатели и линейные.

Электродвигатели переменного тока, в свою очередь, подразделяются на синхронные и асинхронные.

Электродвигатели постоянного тока

Используются для создания регулируемых электроприводов с высокими динамическими и эксплуатационными показателями. К таким показателям относятся высокая равномерность вращения и перезагрузочная способность. Их используют для комплектации бумагоделательных, красильно-отделочных и подъемно-транспортных машин, для полимерного оборудования, буровых станков и вспомогательных агрегатов экскаваторов. Часто они применяются для оснащения всех видов электротранспорта.

Электродвигатели переменного тока

Пользуются более высоким спросом, чем двигатели постоянного тока. Их часто используют в быту и в промышленности. Их производство намного дешевле, конструкция проще и надежнее, а эксплуатация достаточно проста. Практически вся домашняя бытовая техника оборудована электродвигателями переменного тока. Их используют в стиральных машинах, кухонных вытяжных устройствах и т.д. В крупной промышленности с их помощью приводится в движение станковое оборудование, лебедки для перемещения тяжелого груза, компрессоры, гидравлические и пневматические насосы и промышленные вентиляторы.

Шаговые электродвигатели

Действуют по принципу преобразования электрических импульсов в механическое перемещение дискретного характера. Большинство офисной и компьютерной техники оборудовано ими. Такие двигатели очень малы, но высокопродуктивны. Иногда и востребованы в отдельных отраслях промышленности.

Серводвигатели

Относятся к двигателям постоянного тока. Они высокотехнологичны. Их работа осуществляется посредством использования отрицательной обратной связи. Такой двигатель отличается особой мощностью и способен развивать высокую скорость вращения вала, регулировка которого осуществляется с помощью компьютерного обеспечения. Такая функция делает его востребованным при оборудовании поточных линий и в современных промышленных станках.

Линейные электродвигатели

Обладают уникальной способностью прямолинейного перемещения ротора и статора относительно друг друга. Такие двигатели незаменимы для работы механизмов, действие которых основано на поступательном и возвратно-поступательном движении рабочих органов. Использование линейного электродвигателя способно повысить надежность и экономичность механизма благодаря тому, что значительно упрощает его деятельность и почти полностью исключает механическую передачу.

Синхронные двигатели

Являются разновидностью электродвигателей переменного тока. Частота вращения их ротора равняется частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре. Их используют для компрессоров, крупных вентиляторов, насосов и генераторов постоянного тока, так как они работают с постоянной скоростью.

Асинхронные двигатели

Также, относятся к категории электродвигателей переменного тока. Частота вращения их ротора отличается от частоты вращения магнитного поля, которое создается током обмотки статора. Асинхронные двигатели разделяются на два типа, в зависимости от конструкции ротора: с короткозамкнутым ротором и фазным ротором. Конструкция статора в обоих видах одинакова, различие только в обмотке.

Электродвигатели незаменимы в современном мире. Благодаря им значительно облегчается работа людей. Их использование помогает снизить затрату человеческих сил и сделать повседневную жизнь намного комфортнее.

Для чего нужен электродвигатель и чем они отличаются

Что из себя представляет электродвигатель

Говоря техническим языком, электродвигатель является элементом, который преобразует электричество в механическую энергию, что приводит в движение весь механизм. Поэтому двигатель и называют главным составляющим. Давайте же разберемся подробнее, для чего нужен электродвигатель, из чего он состоит и как работает.Первые модели были произведены еще в 19 ст. Но перед этим была четко сформулирована цель – получить механическую энергию для передвижения и других действий с помощью электричества.

Разберемся, из чего состоит электродвигатель. Главными элементами считаются статор – неподвижная часть (корпус) и ротор – подвижная часть механизма. Помимо этого, в состав двигателя входят еще десятки мелких деталей, таких как подшипники, обмотка из медной проволоки и так далее. На этой странице можно посмотреть все электрические характеристики электродвигателей.

Теперь давайте рассмотрим виды электрических двигателей. В основном они классифицируются по типу питания – это двигатели постоянного тока и переменного, и по принципу работы – синхронные и асинхронные. Двигатели постоянного тока так называются, так как работают от различных блоков питания, аккумуляторов и прочих батарей. Переменного, потому что соединяются напрямую с электрической сетью.

Синхронные механизмы имеют обмотки на роторе и подают на них напряжение для работы двигателя. Асинхронные – не имеют данных компонентов. Поэтому скорость вращения будет заметно медленнее, так отсутствует магнитное поле, созданного в статоре.

Как работает и что делает электродвигатель

Когда механизм соединяется с источником питания, на обмотке возникает магнитное поле, которое и вращает ротор в статоре. Это происходит по закону Ампера. Ведь создается отталкивающая сила, способная вращать вал и приводить в движение другие детали. Частота оборотов ротора напрямую зависит от частоты приходящего на витки электричества, а также от количества пар магнитных полюсов. Кстати, название данной разновидности пошло от того факта, что скорость вращения ротора различалась с частотой оборотов магнитного поля, то есть эти показатели были асинхронными.

Синхронные же двигатели немного отличаются строением ротора. В таком типе электродвигателей, ротор играет роль магнита, который и создает поле для вращения. Здесь магнитное поле статора и сам ротор вращаются с одинаковой частотой. Но есть один, очень значимый минус. Чтобы запустить синхронный электродвигатель, нужно воспользоваться помощью асинхронного. Ведь после простого подключения механизма к сети, ничего не произойдет.

К этому недостатку можно прибавить низкую скорость оборотов. К примеру, если взять асинхронный и синхронный двигатели и подключить их к источнику электричества одинакового напряжения, то первый тип будет вращаться заметно быстрее второго.

Где используют электродвигатели

Они имеют множество неоспоримых преимуществ и особенностей, что делают механизм уникальным и незаменимым. В современном мире данный тип двигателя широко используется практически во всех сферах жизнедеятельности человека. Приобрести электродвигатели можно в каталоге электродвигателей аир.

Применение электрических двигателей начинается от небольших игрушек, и заканчивается большими предприятиями и народными хозяйствами. С помощью этого механизма стало возможно поднимать и передвигать огромные предметы.

Если коротко резюмировать данную статью, то хочется еще раз подчеркнуть значимость таких двигателей в жизни человека. Без них, многие сферы просто не смогли бы нормально функционировать и развиваться. Поэтому нужно тщательно подходить к выбору электродвигателя, ведь его поломка чревата остановкой производства или другого важного процесса, что повлечет за собой материальные и нематериальные убытки. Быстро подобрать необходимый мотор помогут наши специалисты.

 Электродвигатель АИР характеристики





































































































































Тип двигателя Р, кВтНоминальная частота вращения, об/минкпд,*COS ф1п/1нМп/МнМmах/Мн1н, АМасса, кг
АИР56А20,18284068,00,785,02,22,20,523,4
АИР56В20,25284068,00,6985,02,22,20,523,9
АИР56А40,12139063,00,665,02,12,20,443,4
АИР56В40,18139064,00,685,02,12,20,653,9
АИР63А20,37284072,00,865,02,22,20,914,7
АИР63В20,55284075,00,855,02,22,31,315,5
АИР63А40,25139068,00,675,02,12,20,834,7
АИР63В40,37139068,00,75,02,12,21,185,6
АИР63А60,1888056,00,624,01,920,794,6
АИР63В60,2588059,00,624,01,921,045,4
АИР71А20,75284075,00,836,12,22,31,778,7
АИР71В21,1284076,20,846,92,22,32,610,5
АИР71А40,55139071,00,755,22,42,31,578,4
АИР71В40,75139073,00,766,02,32,32,0510
АИР71А60,3788062,00,704,71,92,01,38,4
АИР71В60,5588065,00,724,71,92,11,810
АИР71А80,2564554,00,614,71,81,91,19
АИР71В80,2564554,00,614,71,81,91,19
АИР80А21,5285078,50,847,02,22,33,4613
АИР80А2ЖУ21,5285078,50,847,02,22,33,4613
АИР80В22,2285581,00,857,02,22,34,8515
АИР80В2ЖУ22,2285581,00,857,02,22,34,8515
АИР80А41,1139076,20,776,02,32,32,8514
АИР80В41,5140078,50,786,02,32,33,7216
АИР80А60,7590569,00,725,32,02,12,314
АИР80В61,190572,00,735,52,02,13,216
АИР80А80,3767562,00,614,01,81,91,4915
АИР80В80,5568063,00,614,01,82,02,1718
АИР90L23,0286082,60,877,52,22,36,3417
АИР90L2ЖУ23,0286082,60,877,52,22,36,3417
АИР90L42,2141080,00,817,02,32,35,117
АИР90L61,592076,00,755,52,02,14,018
АИР90LA80,7568070,00,674,01,82,02,4323
АИР90LB81,168072,00,695,01,82,03,3628
АИР100S24,0288084,20,887,52,22,38,220,5
АИР100S2ЖУ24,0288084,20,887,52,22,38,220,5
АИР100L25,5290085,70,887,52,22,311,128
АИР100L2ЖУ25,5290085,70,887,52,22,311,128
АИР100S43,0141082,60,827,02,32,36,821
АИР100L44,0143584,20,827,02,32,38,837
АИР100L62,293579,00,766,52,02,15,633,5
АИР100L81,569074,00,705,01,82,04,433,5
АИР112M27,5289587,00,887,52,22,314,949
АИР112М2ЖУ27,5289587,00,887,52,22,314,949
АИР112М45,5144085,70,837,02,32,311,745
АИР112MA63,096081,00,736,52,12,17,441
АИР112MB64,086082,00,766,52,12,19,7550
АИР112MA82,271079,00,716,01,82,06,046
АИР112MB83,071080,00,736,01,82,07,853
АИР132M211290088,40,897,52,22,321,254
АИР132М2ЖУ211290088,40,897,52,22,321,254
АИР132S47,5146087,00,847,02,32,315,652
АИР132M411145088,40,847,02,22,322,560
АИР132S65,596084,00,776,52,12,112,956
АИР132M67,597086,00,776,52,02,117,261
АИР132S84,072081,00,736,01,92,010,370
АИР132M85,572083,00,746,01,92,013,686
АИР160S215293089,40,897,52,22,328,6116
АИР160S2ЖУ215293089,40,897,52,22,328,6116
АИР160M218,5293090,00,907,52,02,334,7130
АИР160М2ЖУ218,5293090,00,907,52,02,334,7130
АИР160S415146089,40,857,52,22,330,0125
АИР160S4ЖУ215146089,40,857,52,22,330,0125
АИР160M418,5147090,00,867,52,22,336,3142
АИР160S61197087,50,786,52,02,124,5125
АИР160M61597089,00,817,02,02,131,6155
АИР160S87,572085,50,756,01,92,017,8125
АИР160M81173087,50,756,52,02,025,5150
АИР180S222294090,50,907,52,02,341,0150
АИР180S2ЖУ222294090,50,907,52,02,341,0150
АИР180M230295091,40,907,52,02,355,4170
АИР180М2ЖУ230295091,40,907,52,02,355,4170
АИР180S422147090,50,867,52,22,343,2160
АИР180S4ЖУ222147090,50,867,52,22,343,2160
АИР180M430147091,40,867,22,22,357,6190
АИР180М4ЖУ230147091,40,867,22,22,357,6190
АИР180M618,598090,00,817,02,12,138,6160
АИР180M81573088,00,766,62,02,034,1172
АИР200M237295092,00,887,52,02,367,9230
АИР200М2ЖУ237295092,00,887,52,02,367,9230
АИР200L245296092,50,907,52,02,382,1255
АИР200L2ЖУ245296092,50,907,52,02,382,1255
АИР200M437147592,00,877,22,22,370,2230
АИР200L445147592,50,877,22,22,384,9260
АИР200M62298090,00,837,02,02,144,7195
АИР200L63098091,50,847,02,02,159,3225
АИР200M818,573090,00,766,61,92,041,1210
АИР200L82273090,50,786,61,92,048,9225
АИР225M255297093,00,907,52,02,3100320
АИР225M455148093,00,877,22,22,3103325
АИР225M63798092,00,867,02,12,171,0360
АИР225M83073591,00,796,51,92,063360
АИР250S275297593,60,907,02,02,3135450
АИР250M290297593,90,917,12,02,3160530
АИР250S475148093,60,886,82,22,3138,3450
АИР250M490148093,90,886,82,22,3165,5495
АИР250S64598092,50,867,02,12,086,0465
АИР250M65598092,80,867,02,12,0104520
АИР250S83774091,50,796,61,92,078465
АИР250M84574092,00,796,61,92,094520
АИР280S2110297594,00,917,11,82,2195650
АИР280M2132297594,50,917,11,82,2233700
АИР280S4110148094,50,886,92,12,2201650
АИР280M4132148094,80,886,92,12,2240700
АИР280S67598593,50,866,72,02,0142690
АИР280M69098593,80,866,72,02,0169800
АИР280S85574092,80,816,61,82,0111690
АИР280M87574093,50,816,21,82,0150800
АИР315S2160297594,60,927,11,82,22791170
АИР315M2200297594,80,927,11,82,22481460
АИР315МВ2250297594,80,927,11,82,22481460
АИР315S4160148094,90,896,92,12,22881000
АИР315M4200148094,90,896,92,12,23601200
АИР315S611098594,00,866,72,02,0207880
АИР315М(А)613298594,20,876,72,02,02451050
АИР315MВ616098594,20,876,72,02,03001200
АИР315S89074093,80,826,41,82,0178880
АИР315М(А)811074094,00,826,41,82,02171050
АИР315MВ813274094,00,826,41,82,02601200
АИР355S2250298095,50,926,51.62,3432,31700
АИР355M2315298095,60,927,11,62,25441790
АИР355S4250149095,60,906,21,92,94411700
АИР355M4315148095,60,906,92,12,25561860
АИР355MА620099094,50,886,71,92,02921550
АИР355S616099095,10,886,31,62,82911550
АИР355МВ625099094,90,886,71,92,0454,81934
АИР355L631599094,50,886,71,92,04571700
АИР355S813274094,30,826,41,92,7259,41800
АИР355MА816074093,70,826,41,82,02612000
АИР355MВ820074094,20,826,41,82,03152150
АИР355L813274094,50,826,41,82,03872250

Взрывозащищенные электродвигатели

Взрывозащищенные электродвигатели серий 4ВР (АИМ), АИМЛ, ВА, АВ, 3В, ВАО2, 1ВАО предназначены для привода механизмов внутренних и наружных установок в газовой, нефтедобывающей, химической и других смежных отраслях промышленности (кроме рудничных производств), где могут образовываться взрывоопасные газо и паро — воздушные смеси, отнесенные к категорям IIA и IIB и группам воспламеняемости T1, T2, T3, T4.

Основное (базовое) исполнение – асинхронный трехфазный взрывозащищенный электродвигатель, предназначенный для режима работы S1, с питанием от сети переменного тока 50 Гц напряжением 380В (220В, 660В). Исполнение по взрывозащите 1ExdIIBT4, климатическое исполнение и категория размещения У2, степень защиты IP54, с типовыми техническими характеристиками, соответствующими требованиям стандартов.

Температурный класс — температурный класс взрывозащищенных электродвигателей определяется предельной температурой в градусах Цельсия, которую могут иметь при работе поверхности взрывозащищенных электродвигателей. Температурный класс электродвигателей устанавливается исходя из минимальной температуры соответствующего температурного диапазона (его левой границы): электродвигатели, которые могу применяться в среде газов с температурой самовоспламенения класса Т4, должны иметь максимальную температуру элементов поверхности ниже 135°С; Т5 – ниже 100°С, а Т6 – ниже 85°С.

Класс нагревостойкости изоляции — Взрывозащищенные электродвигатели, как правило,имеют класс нагревостойкости изоляции «F» (температурный индекс 155°С) или «H» (температурный индекс 180°С) по ГОСТ 8865-93.

Мощ-

ность, кВт

3000 об/мин1500 об/мин1000 об/мин750 об/мин
марка ЭДмасса, кгмарка ЭДмасса, кгмарка ЭДмасса, кгмарка ЭДмасса, кг
0,254ВР (АИМ) 63 А411
0,374ВР (АИМ) 63 А2114ВР (АИМ) 63 B411,54ВР (АИМ) 71 A614,5
0,554ВР (АИМ) 63 B211,54ВР (АИМ) 71 A414,54ВР (АИМ) 71 B615,5
0,754ВР (АИМ) 71 A214,54ВР (АИМ) 71 B415,54ВР (АИМ) 80 A620,3
1,14ВР (АИМ) 71 B215,54ВР (АИМ) 80 A420,34ВР (АИМ) 80 B622
1,54ВР (АИМ) 80 A220,34ВР (АИМ) 80 B4224ВР (АИМ) 90 L621
2,24ВР (АИМ) 80 B2224ВР (АИМ) 90 L4214ВР (АИМ) 100 L633BA 112 MA873
34ВР (АИМ) 90 L2214ВР (АИМ) 100 S4314ВР (АИМ) 112MA644BA 112 MB877
44ВР (АИМ) 100 S2314ВР (АИМ) 100 L4344ВР (АИМ) 112MB644BA 132 S885
5,54ВР (АИМ) 100 L2364ВР (АИМ) 112 M444BA 132 S681BA 132 M899
7,54ВР (АИМ) 112 M244BA 132 S486BA 132 M6100BA 160 S8175
11BA 132 M295BA 132 M4102BA 160 S6175BA 160 M8195
15BA 160 S2170BA 160 S4175BA 160 M6200BA 180 M8225
18,5BA 160 M2180BA 160 M4190BA 180 M6225BA 200 M82853
22BA 180 S2198BA 180 S4205BA 200 M6285BA 200 L8310
30BA 180 M2221BA 180 M4234BA 200 L6320BA 225 M8380
37BA 200 M2295BA 200 M4295BA 225 M6379BA 250 S8575
AB 250 S8595
45BA 200 L2315BA 200 L4320BA 250 S6575BA 250 M8605
AB 250 S6575AB 250 M8615
55BA 225 M2371BA 225 M4380BA 250 M6590AB 280 S8780
AB 250 M6590
75BA 250 S2615BA 250 S4625AB 280 S6780AB 280 M8850
AB 250 S2560AB 250 S4610
90BA 250 M2645BA 250 M4665ВА 280 М6945AB 280 L81029
AB 250 M2575AB 250 M4630AB 280 M6850BAO2 280 M81070
110ВА 280 S2855ВА 280 S4915AB 280 L61029BAO2 280 L81130
AB 280 S2790AB 280 S4760BAO2 280 M61070
132АВ 280 M2882АВ 280 M4860BAO2 280 L61130BAO2 315 M81475
BAO2 280 S21020BAO2 280 S41020
160AB 280 L21091AB 280 L41090BAO2 315 M61475BAO2 315 L81645
BAO2 280 M21070BAO2 280 M41070
200BAO2 280 L21130BAO2 280 L41130BAO2 315 L61645
250BAO2 315 M21400BAO2 315 M41475
315BAO2 315 L21600BAO2 315 L41645

Электродвигатели VEMPER — надежность и высокое качество!




Наша компания презентует линейку электродвигателей, выпущенных под собственной зарегистрированной торговой маркой VEMPER (Вемпер), в товарную номенклатуру которой вошли актуальные и надежные модели промышленного оборудования.

Все выпущенное под маркой VEMPER оборудование обладает высоким качеством исполнения и отвечает российским ГОСТам, стандартам международной классификации ISO и всем существующим на сегодняшний день техническим регламентам.

Преимущества  асинхронных электродвигателей VEMPER:

* гармоничное дизайнерское оформление

* изготавливаются на современных автоматических линиях, что обеспечивает высокое качество производства электродвигателей VEMPER

* при производстве электродвигателей VEMPER, используются только высококачественные материалы

* обмотка статора электродвигателей VEMPER имеет класс нагревостойкости изоляции F, что соответствует температуре 155 Со

* электродвигатели VEMPER имеют улучшенные энергетические показатели

* улучшенные пусковые характеристики

* обладают повышенными показателями надежности

* улучшенными виброакустическими характеристиками

* полностью соответствуют требованиям ГОСТ 51689-2000

* имеют увеличенную площадь охлаждения корпуса электродвигателя за счет увеличения ребер охлаждения и специально рассчитанному вентилятору для каждого типа двигателя

* способ охлаждения электродвигателей VEMPER соответствует IC 0141

* возможность установки на различное оборудование

* для крепления механизма к рабочему валу имеется не только шпоночное соединение, но и резьбовое отверстие на торце рабочего вала

* так же имеется возможность комплектация электродвигателей VEMPER датчиками обратной связи, электромагнитными тормозами и вентиляторами независимого охлаждения ( как правило используются в комплекте с частотными преобразователями

* различное монтажное исполнение

* климатическое исполнение У2, У3

* степень защиты IP54, IP55 (защита от пыли, водяных брызг и водяных струй)

Каталог VEMPER электродвигатели.pdf

Возврат к списку

Пускатель электромагнитный (магнитный пускатель)

Пускатель электромагнитный (магнитный пускатель) — это низковольтное электромагнитное (электромеханическое) комбинированное устройство распределения и управления, предназначенное для пуска и разгона электродвигателя до номинальной скорости, обеспечения его непрерывной работы, отключения питания и защиты электродвигателя и подключенных цепей от рабочих перегрузок. Пускатель представляет собой контактор, комплектованный дополнительным оборудованием: тепловым реле, дополнительной контактной группой или автоматом для пуска электродвигателя, плавкими предохранителями.

Категории применения пускателей

a) Контакторы переменного тока

  • АС-1 – активная или малоиндуктивная нагрузка;

  • АС-2 – пуск электродвигателей с фазным ротором, торможение противовключением;

  • АС-3 – пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Отключение вращающихся двигателей при номинальной нагрузке;

  • АС-4 – пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей. Торможение противовключением.

б) Контакторы постоянного тока

  • ДС-1 – активная или малоиндуктивная нагрузка;

  • ДС-2 – пуск электродвигателей постоянного тока с параллельным возбуждением и их отключение при номинальной частоте вращения;

  • ДС-3 – пуск электродвигателей с параллельным возбуждением и их отключение при неподвижном состоянии или медленном вращении ротора;

  • ДС-4 – пуск электродвигателей с последовательным возбуждением и их отключение при номинальной частоте вращения;

  • ДС-5 — пуск электродвигателей с последовательным возбуждением, отключение неподвижных или медленно вращающихся двигателей, торможение противотоком.

Схема подключения нереверсивного магнитного пускателя

На рис. 1 показана электрическая принципиальная схема включения нереверсивного магнитного пускателя для управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором.

Рис 1. Схема включения нереверсивного магнитного пускателя


электрическая принципиальная

Принцип действия схемы включения нереверсивного магнитного пускателя

Для включения электродвигателя М необходимо кратковременно нажать кнопку SB2 «Пуск». Это приведет к замыканию главных контактов в цепи питания электродвигателя. Одновременно замкнется вспомогательный контакт, что создаст параллельную цепь питания катушки магнитного пускателя. Такую схему называют схемой самоблокировки. Она обеспечивает так называемую нулевую защиту электродвигателя. Если в процессе работы электродвигателя напряжение в сети исчезнет или значительно снизится (обычно более чем на 40% от номинального значения), то магнитный пускатель отключается и его вспомогательный контакт размыкается.

Аппараты ручного управления (рубильники, конечные выключатели) нулевой защитой не обладают, поэтому в системах управления станочным приводом обычно применяют управление с использованием магнитных пускателей.

Для отключения электродвигателя достаточно нажать кнопку SB1 «Стоп». Это приводит к размыканию цепи самопитания и отключению катушки магнитного пускателя.

Схема подключения реверсивного магнитного пускателя

В том случае, когда необходимо использовать два направления вращения электродвигателя, применяют реверсивный магнитный пускатель, принципиальная схема которого изображена на рис.2.

Рис. 2. Схемы включения реверсивного магнитного пускателя

Принцип действия схем включения реверсивного магнитного пускателя

Для изменения направления вращения асинхронного электродвигателя необходимо изменить порядок чередования фаз статорной обмотки.

В реверсивном магнитном пускателе используют два контактора: КМ1 и КМ2. Из схемы видно, что при случайном одновременном включении обоих контакторов в цепи главного тока произойдет короткое замыкание. Для исключения этого схема снабжена блокировкой.

Если после нажатия кнопки SB3 «Вперед» к включения контактора КМ1 нажать кнопку SB2 «Назад», то размыкающий контакт этой кнопки отключит катушку контактора КМ1, а замыкающий контакт подаст питание в катушку контактора КМ2. Произойдет реверсирование электродвигателя.

Полезные ссылки

Электродвигатели и генераторы

Электродвигатели, генераторы, генераторы и громкоговорители объясняются с помощью анимации и схем.
Это страница ресурсов Physclips, многоуровневого мультимедийного введения в физику (загрузите анимацию на этой странице).


Двигатели постоянного тока

Простой двигатель постоянного тока имеет катушку с проволокой, которая может вращаться в магнитном поле. В
ток в катушке подается через две щетки, которые обеспечивают подвижный контакт с
разрезное кольцо.Катушка находится в постоянном магнитном поле. Силы приложили
на токоведущих проводах создают крутящий момент на катушке.

Сила F на проводе длиной L, по которому течет ток i в магнитном поле.
B равно iLB, умноженному на синус угла между B и i, который будет равен 90 °, если
поля были равномерно вертикальными. Направление F идет справа
правило руки *, как показано здесь. Две силы, показанные здесь, равны и противоположны,
но они смещены вертикально, поэтому создают крутящий момент.(Силы на
две другие стороны катушки действуют по одной и той же линии и поэтому не создают крутящего момента.)

    * Для запоминания направления силы используются различные символы nmemonics. Некоторые используют правую руку, некоторые — левую. Для студентов, которые знают векторное умножение, легко использовать силу Лоренца напрямую: F = q v X B , откуда F = i dL X Б .Это источник диаграммы, показанной здесь.

Катушку также можно рассматривать как магнитный диполь или небольшой электромагнит,
как указано стрелкой SN: согните пальцы правой руки в
направление течения, а большой палец — северный полюс. В эскизе
Справа изображен электромагнит, образованный катушкой ротора.
как постоянный магнит, и тот же крутящий момент (север притягивает юг)
действовать, чтобы выровнять центральный магнит.

    Мы используем синий для Северного полюса и красный для Южного. Это просто соглашение, чтобы сделать ориентацию ясной: нет никакой разницы в материалах на обоих концах магнита, и они обычно не окрашиваются в другой цвет.

Обратите внимание на эффект щеток на разрезном кольце . Когда
плоскость вращающейся катушки достигает горизонтали, щетки разорвут контакт
(теряется не так много, потому что это точка нулевого момента все равно — силы
действовать внутрь).Угловой момент катушки переносит ее через этот разрыв.
точка, и ток затем течет в противоположном направлении, которое меняет направление на противоположное.
магнитный диполь. Итак, после прохождения точки останова ротор продолжает движение.
повернуть против часовой стрелки и начать выравнивание в обратном направлении. в
В следующем тексте я буду в основном использовать картинку «крутящий момент на магните», но
имейте в виду, что использование щеток или переменного тока может привести к появлению полюсов
электромагнит, о котором идет речь, меняет положение, когда ток меняет направление.

Крутящий момент, создаваемый в течение цикла, зависит от вертикального разделения
две силы. Следовательно, это зависит от синуса угла между
ось катушки и поле. Однако из-за разрезного кольца оно всегда
в том же смысле. Анимация ниже показывает его изменение во времени, а вы
можно остановить на любом этапе и проверить направление, приложив правую руку
правило.

Двигатели и генераторы

Теперь двигатель постоянного тока также является генератором постоянного тока.Взгляните на следующую анимацию. В
катушка, разрезное кольцо, щетки и магнит — это то же оборудование, что и двигатель
выше, но катушка вращается, что генерирует ЭДС.

Если вы используете механическую энергию для вращения катушки (N витков, область A) с равномерным
угловая скорость ω в магнитном поле B ,
это создаст в катушке синусоидальную ЭДС. ЭДС (ЭДС или электродвижущая сила — это почти то же самое, что и напряжение).Пусть θ будет
угол между B и нормалью к катушке, поэтому магнитный поток φ равен
NAB.cos θ. Закон Фарадея дает:

Приведенная выше анимация будет называться генератором постоянного тока. Как и в двигателе постоянного тока,
концы катушки соединяются с разрезным кольцом, две половины которого контактируют
кистями. Обратите внимание, что щетки и разрезное кольцо «исправляют» создаваемую ЭДС:
контакты организованы так, что ток всегда будет течь в одном и том же
направление, потому что, когда катушка проходит мимо мертвой точки, где щетки
встречаются зазор в кольце, соединения между концами катушки и
внешние клеммы перевернуты.ЭДС здесь (без учета мертвой зоны, которая обычно бывает при нулевом напряжении) равна
| NBAω sin ωt |,
как нарисовано.

Генератор

Если нам нужен AC, нам не нужно исправление, поэтому нам не нужны разрезные кольца. (Этот
это хорошая новость, потому что разрезные кольца вызывают искры, озон, радиопомехи и дополнительный износ. Если ты хочешь
Постоянного тока, часто лучше использовать генератор и выпрямлять диоды.)

На следующей анимации две кисти соприкасаются с двумя непрерывными кольцами, поэтому
две внешние клеммы всегда подключены к одним и тем же концам катушки.Результатом является не исправленная синусоидальная ЭДС, заданная NBAω sin ωt,
который показан на следующей анимации.

Это генератор переменного тока. Преимущества переменного и постоянного тока
генераторы сравниваются в разделе ниже. Выше мы видели, что двигатель постоянного тока
также является генератором постоянного тока. Точно так же генератор переменного тока также является двигателем переменного тока. Тем не мение,
это довольно негибкий. (Смотри как
настоящие электродвигатели работают для более подробной информации.)

Задняя ЭДС

Теперь, как показывают первые две анимации, двигатели и генераторы постоянного тока могут быть
то же самое. Например, двигатели поездов становятся генераторами, когда поезд
замедляется: они преобразуют кинетическую энергию в электрическую и
мощность обратно в сеть. В последнее время несколько производителей начали выпуск автомобилей.
рационально. В таких автомобилях электродвигатели, используемые для привода автомобиля, также
используется для зарядки аккумуляторов при остановке автомобиля — это называется регенеративным
торможение.

Итак, вот интересное следствие. Каждый двигатель — это генератор. Это
правда, в некотором смысле, даже когда он функционирует как двигатель. ЭДС, что мотор
генерирует называется обратной ЭДС . Обратная ЭДС увеличивается с увеличением
скорость из-за закона Фарадея. Итак, если двигатель не нагружен, он очень сильно крутится.
быстро и разгоняется до появления обратной ЭДС плюс падение напряжения из-за потерь,
равно напряжению питания. Обратную ЭДС можно рассматривать как «регулятор»:
он останавливает двигатель, вращающийся бесконечно быстро (что избавляет физиков от некоторого затруднения).Когда двигатель загружен, то
фаза напряжения становится ближе к фазе тока (начинает
выглядят резистивными), и это кажущееся сопротивление дает напряжение. Итак, спина
Требуемая ЭДС меньше, и двигатель вращается медленнее. (Чтобы добавить обратно
ЭДС, которая является индуктивной, к резистивной составляющей необходимо добавить напряжения
которые не совпадают по фазе. См. AC
схем.)

Катушки обычно имеют сердечники

На практике (и в отличие от схем, которые мы нарисовали) генераторы и постоянный ток
двигатели часто имеют сердечник с высокой проницаемостью внутри катушки, так что большие
магнитные поля создаются умеренными токами.Это показано слева в
рисунок ниже, на котором статоры (статические магниты)
постоянные магниты.

Моторы универсальные

Магниты статора тоже могут быть выполнены в виде электромагнитов, как показано выше.
справа. Два статора намотаны в одном направлении, чтобы
поле в том же направлении, а ротор имеет поле, которое дважды меняет направление
за цикл, потому что он подключен к щеткам, которые здесь не указаны.Один
Преимущество наличия статоров в двигателе состоит в том, что можно сделать двигатель
который работает от переменного или постоянного тока, так называемый универсальный двигатель . Когда вы едете
у такого мотора с переменным током ток в катушке меняется дважды за каждый цикл
(помимо изменений со щеток), а вот полярность статоров
изменяется одновременно, поэтому эти изменения аннулируются. (К сожалению, кисти еще остались, хотя я спрятал их в этом наброске.) За преимущества и
недостатки постоянного магнита по сравнению со статорами с обмоткой см. ниже.
Также смотрите больше
на универсальных моторах.

Построить простой мотор

Чтобы построить этот простой, но странный мотор, вам понадобятся два довольно сильных магнита.
(подойдут редкоземельные магниты диаметром около 10 мм,
магниты), жёсткий медный провод (не менее 50 см), два провода с крокодилом
зажимы на обоих концах, фонарь на шесть вольт, две банки для безалкогольных напитков, два блока
дерева, липкой ленты и острого гвоздя.

Сделайте катушку из жесткой медной проволоки, чтобы она не нуждалась во внешних
служба поддержки. Намотайте от 5 до 20 витков по кругу диаметром около 20 мм и
два конца радиально направлены наружу в противоположных направлениях. Эти цели будут
быть одновременно осью и контактами. Если провод имеет лаковую или пластиковую изоляцию,
снимите его на концах.

Опоры оси могут быть выполнены из алюминия, поэтому
что они создают электрический контакт.Например, проткнуть безалкогольный напиток
банки с гвоздем, как показано. Расположите два магнита с севера на юг,
так что магнитное поле проходит через катушку под прямым углом к
оси. Заклейте или приклейте магниты к деревянным блокам (не показаны
на схеме), чтобы они оставались на нужной высоте, затем переместите блоки
поставить их на место, достаточно близко к катушке. Сначала поверните катушку
так что магнитный поток через катушку равен нулю, как показано на схеме.

Теперь возьмем аккумулятор и два провода с зажимами типа «крокодил». Соединять
два вывода батареи к двум металлическим опорам для
катушка и она должна повернуться.

Обратите внимание, что у этого двигателя есть как минимум одна «мертвая зона»: он часто останавливается.
в положении, когда на катушке отсутствует крутящий момент. Не уходи
он горит слишком долго: он быстро разряжает аккумулятор.

Оптимальное количество витков в катушке зависит от внутреннего
сопротивление аккумулятора, качество опорных контактов и
тип провода, поэтому вам следует поэкспериментировать с разными значениями.

Как уже говорилось выше, это тоже генератор, но очень
неэффективный. Чтобы увеличить ЭДС, используйте больше витков (может потребоваться
использовать более тонкую проволоку и рамку для намотки.) Вы можете использовать
например, электродрель, чтобы быстро ее повернуть, как показано на рисунке выше.
Воспользуйтесь осциллографом, чтобы посмотреть на генерируемую ЭДС. Это переменный или постоянный ток?

У этого двигателя нет разъемного кольца, так почему же
он работает на DC? Проще говоря, если бы он был точно симметричным, это не сработало бы.Однако, если ток в одном полупериоде немного меньше, чем в другом, то средний крутящий момент не будет равен нулю, и, поскольку он вращается достаточно быстро, угловой момент, приобретенный во время полупериода с большим током, переносит его через полупериод, когда крутящий момент находится в противоположном направлении. По крайней мере, два эффекта могут вызвать асимметрию. Даже если провода полностью зачищены и чистые, контактное сопротивление вряд ли будет одинаковым даже в состоянии покоя. Кроме того, само вращение вызывает прерывистый контакт, поэтому, если во время одной фазы есть более длительные отскоки, этой асимметрии будет достаточно.В принципе, вы можете частично зачистить провода таким образом, чтобы ток был равен нулю за один полупериод.

Альтернативное воплощение простого мотора Джеймса
Тейлор.

Еще более простой двигатель (который также намного проще для понимания!) — это униполярный двигатель.

Двигатели переменного тока

С помощью переменного тока мы можем изменить направление поля без использования щеток.Это хорошие новости, потому что мы можем избежать дуги, образования озона и
омическая потеря энергии, которую могут повлечь за собой щетки. Далее, потому что кисти
контактируют между движущимися поверхностями, они изнашиваются.

Первое, что нужно сделать в двигателе переменного тока, — это создать вращающееся поле. ‘Обычный’
Переменный ток от 2-х или 3-х контактной розетки — это однофазный переменный ток — он имеет синусоидальную
разность потенциалов создается только между двумя проводами — активным и нейтральным.
(Обратите внимание, что заземляющий провод не пропускает ток, за исключением
электрические неисправности.) При однофазном переменном токе можно создать вращающееся поле.
за счет генерации двух противофазных токов с помощью, например, конденсатора.
В показанном примере два тока сдвинуты по фазе на 90 °, поэтому вертикальный
составляющая магнитного поля синусоидальная, а горизонтальная косусоидальная,
как показано. Это дает поле, вращающееся против часовой стрелки.

(* Меня попросили объяснить это: из простого AC
Теоретически, ни катушки, ни конденсаторы не имеют напряжения в фазе с
электрический ток.В конденсаторе напряжение максимально, когда заряд
закончил течь на конденсатор и вот-вот начнет стекать.
Таким образом, напряжение отстает от тока. В чисто индуктивной катушке
падение напряжения является наибольшим, когда ток изменяется наиболее быстро, что
также, когда ток равен нулю. Напряжение (падение) опережает ток.
В моторных катушках фазовый угол меньше 90, потому что электрические
энергия преобразуется в механическую энергию.)

На этой анимации графики показывают изменение токов во времени.
в вертикальной и горизонтальной катушках. График компонент поля B x и
B y показывает, что векторная сумма этих двух полей является вращающейся
поле. Основное изображение показывает вращающееся поле. Он также показывает полярность
магнитов: как указано выше, синий представляет северный полюс, а красный — южный полюс.

Если мы поместим постоянный магнит в эту область вращающегося поля, или если мы положим
в катушке, ток которой всегда течет в одном и том же направлении, тогда это становится
синхронный двигатель .В широком диапазоне условий двигатель будет
повернуть со скоростью магнитного поля. Если у нас много статоров, вместо этого
всего двух пар, показанных здесь, то мы могли бы рассматривать его как шаговый
двигатель: каждый импульс перемещает ротор на следующую пару задействованных полюсов.
Пожалуйста, помните мое предупреждение об идеализированной геометрии: настоящие шаговые двигатели
десятки полюсов и довольно сложные геометрические формы!

Двигатели асинхронные

Теперь, поскольку у нас есть изменяющееся во времени магнитное поле, мы можем использовать наведенную ЭДС
в катушке — или даже просто вихревые токи в проводнике — чтобы ротор
магнит.Правильно, если у вас есть вращающееся магнитное поле, вы можете просто
вставил проводник и получается. Это дает несколько преимуществ
асинхронные двигатели
: отсутствие щеток или коммутатора означает более простое производство, нет
износ, отсутствие искр, отсутствие образования озона и отсутствие связанных с этим потерь энергии
с ними. Слева внизу схематическое изображение асинхронного двигателя. (Для фотографий
настоящие асинхронные двигатели и подробнее см. Индукция.
двигатели.)

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

Анимация справа представляет двигатель с короткозамкнутым ротором . Белка
клетка имеет (во всяком случае, в этой упрощенной геометрии!) два круглых проводника, соединенных
несколькими прямыми стержнями. Любые два стержня и соединяющие их дуги образуют
катушка — на что указывают синие черточки на анимации. (Только два из
для простоты показано много возможных схем.)

На этой схеме показано, почему их можно назвать двигателями с короткозамкнутым ротором.Реальность иная: фотографии и подробности см. В разделе «Индукция».
моторы. Проблема с показанными асинхронными двигателями и двигателями с короткозамкнутым ротором
в этой анимации показано, что конденсаторы высокой стоимости и высокого напряжения
стоят дорого. Одним из решений является двигатель с экранированным полюсом, но его вращающийся
поле имеет некоторые направления, в которых крутящий момент небольшой, и имеет тенденцию
бежать назад при некоторых условиях. Самый простой способ избежать этого —
использовать многофазные двигатели.

Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока

Однофазный используется в домашних условиях для приложений с низким энергопотреблением, но
у него есть недостатки. Во-первых, он выключается 100 раз в секунду (вы не
обратите внимание, что флуоресцентные лампы мигают с такой скоростью, потому что ваши глаза
слишком медленные: даже 25 изображений в секунду на экране телевизора достаточно, чтобы дать
иллюзию непрерывного движения.) Во-вторых, это делает его неудобным
для создания вращающихся магнитных полей.По этой причине некоторая высокая мощность (несколько
кВт) для бытовых устройств может потребоваться трехфазная установка. Промышленное применение
широко использовать трехфазный двигатель, трехфазный асинхронный двигатель является стандартным
рабочая лошадка для приложений большой мощности. Три провода (не считая земли)
несут три возможных разности потенциалов, которые не совпадают по фазе с каждым
другое на 120 °, как показано на анимации ниже. Таким образом, три статора плавно
вращающееся поле. (Посмотри это
ссылка для получения дополнительной информации о трехфазном питании.)

Если поместить постоянный магнит в такой набор статоров, он станет синхронным.
трехфазный двигатель
. На анимации изображена беличья клетка, в которой
простота показана только одна из многих петель наведенного тока. Без
механической нагрузки, он вращается практически синхронно с вращающимся полем.
Ротор не обязательно должен быть беличьей клеткой: на самом деле любой проводник, который
переносящие вихревые токи будут вращаться, стремясь следовать за вращающимся полем.Такая компоновка может дать асинхронный двигатель , обладающий высоким КПД,
высокая мощность и высокие крутящие моменты в диапазоне скоростей вращения.

Линейные двигатели

Набор катушек можно использовать для создания магнитного поля, которое переводит, скорее,
чем вращается. На паре катушек на анимации ниже подается импульс от
слева направо, поэтому область магнитного поля перемещается слева направо. А
постоянный или электромагнит будет стремиться следовать за полем.Так что простой
плита из проводящего материала, потому что наведенные в ней вихревые токи (не показаны)
содержат электромагнит. В качестве альтернативы мы могли бы сказать, что из Фарадея
закон, ЭДС в металлической плите всегда индуцируется, чтобы противодействовать любому изменению
в магнитном потоке, а силы на токах, вызванные этой ЭДС, сохраняют
поток в плите почти постоянный. (Вихревые токи на этой анимации не показаны.)

В качестве альтернативы мы могли бы иметь комплекты катушек с питанием в подвижной части,
и индуцировать вихревые токи в рельсе.В любом случае получается линейный двигатель,
который был бы полезен, скажем, для поездов на магнитной подвеске. (В анимации геометрия
как обычно на этом сайте, в высшей степени идеализирован, и только один вихревой ток
показан.)

Некоторые примечания к двигателям переменного и постоянного тока для приложений большой мощности

    Этот сайт изначально был написан в помощь старшеклассникам.
    и учителя в Новом Южном Уэльсе, Австралия, где в новой программе
    по истории и приложениям физики за счет самой физики,
    был введен.В новой программе в одной из точечных точек указано следующее:
    озадачивающее требование: «объясните, что двигатели переменного тока обычно вырабатывают малую мощность и
    связывают это с их использованием в электроинструментах «.

Электродвигатели переменного тока используются для приложений с большой мощностью, когда это возможно. Три
фазные асинхронные двигатели переменного тока широко используются для приложений большой мощности, в том числе
тяжелая индустрия. Однако такие двигатели непригодны, если многофазность недоступна,
или трудно доставить. Электропоезда тому пример: строить проще
линии электропередач и пантографы, если нужен только один активный проводник, так что это
обычно имеет постоянный ток, и многие двигатели поездов работают на постоянном токе.Однако из-за недостатков
постоянного тока для высокой мощности, более современные поезда преобразуют постоянный ток в переменный, а затем бегут
трехфазные двигатели.

Однофазные асинхронные двигатели имеют проблемы при объединении приложений
высокая мощность и гибкие условия нагрузки. Проблема заключается в создании
вращающееся поле. Конденсатор может использоваться для подачи тока в один набор
впереди катушки, но дорогие высоковольтные конденсаторы стоят дорого. Затененный
Вместо них используются полюса, но крутящий момент на некоторых углах невелик.Если нельзя
создают плавно вращающееся поле, и если груз «проскальзывает» далеко за
поле, то крутящий момент падает или даже меняется на противоположное.

В электроинструментах и ​​некоторых приборах используются щеточные электродвигатели переменного тока. Кисти вводят
потери (плюс образование дуги и озона). Полярность статора изменена.
100 раз в секунду. Даже если материал сердечника выбран так, чтобы минимизировать гистерезис
потери («потери в железе»), это способствует неэффективности и возможности
перегрева.Эти моторы можно назвать универсальными.
двигатели, потому что они могут работать на постоянном токе. Это дешевое, но грубое решение.
и неэффективно. Для приложений с относительно низким энергопотреблением, таких как электроинструменты,
неэффективность обычно экономически не важна.

Если доступен только однофазный переменный ток, можно исправить переменный ток и использовать
Двигатель постоянного тока. Раньше сильноточные выпрямители были дорогими, но сейчас они становятся все более дорогими.
менее дорогой и более широко используемый. Если вы уверены, что понимаете
принципы, пора перейти к Как
настоящие электродвигатели работают Джона Стори.Или продолжайте здесь, чтобы найти
о громкоговорителях и трансформаторах.


Громкоговорители

Громкоговоритель — это линейный двигатель с небольшим диапазоном. Имеет одинарное перемещение
катушка, которая постоянно, но гибко подключена к источнику напряжения, поэтому
нет кистей.

В
катушка движется в поле постоянного магнита, который обычно имеет форму
для создания максимального усилия на катушке.Подвижная катушка не имеет сердечника, поэтому
его масса невелика, и он может быстро ускоряться, что позволяет
частота движения. В громкоговорителе катушка прикреплена к легкому весу.
бумажный конус, который поддерживается на внутреннем и внешнем краях круглыми,
плиссированные бумажные «пружины». На фотографии ниже динамик находится за пределами
нормальный верхний предел его перемещения, поэтому катушка видна над
полюса магнита.

Для низкочастотного звука с большой длиной волны необходимы большие диффузоры.Диаметр показанного ниже динамика составляет 380 мм. Колонки, предназначенные для
низкие частоты называются вуферами. Они имеют большую массу и
поэтому трудно быстро разогнаться для высокочастотных звуков.
На фотографии ниже часть вырезана, чтобы показать
внутренние компоненты.

Твитеры — громкоговорители, предназначенные для высоких частот — может быть просто
динамики аналогичной конструкции, но с небольшими диффузорами и катушками малой массы.В качестве альтернативы они могут использовать пьезоэлектрические кристаллы для перемещения конуса.

Громкоговорители представляют собой линейные двигатели со скромным диапазоном — возможно, десятки
мм. Подобные линейные двигатели, хотя, конечно, без бумажного конуса, часто
используется для радиального перемещения считывающей и записывающей головки на дисководе.

Громкоговорители как микрофоны

На картинке выше вы можете видеть, что картонная диафрагма (конус громкоговорителя) соединена с катушкой провода в магнитном поле.Если звуковая волна перемещает диафрагму, катушка будет двигаться в поле, создавая напряжение. Это принцип динамического микрофона — хотя в большинстве микрофонов диафрагма гораздо меньше конуса громкоговорителя. Итак, громкоговоритель должен работать как микрофон. Хороший проект: все, что вам нужно, это громкоговоритель и два провода, чтобы подключить его ко входу осциллографа или микрофонному входу вашего компьютера. Два вопроса: как вы думаете, что масса диффузора и катушки повлияет на частотную характеристику? Как насчет длины волны звуков, которые вы используете?


Предупреждение: настоящие двигатели сложнее

Эскизы двигателей были схемами, чтобы показать принципы.Пожалуйста, не сердитесь, если, когда вы разбираете мотор, он выглядит больше.
сложный! (Смотри как
настоящие электродвигатели работают.) Например, типичный электродвигатель постоянного тока
вероятно, будет иметь много отдельно намотанных катушек для обеспечения более плавного крутящего момента:
всегда есть одна катушка, для которой синусоидальный член близок к единице.
Это показано ниже для двигателя с обмотанными статорами (вверху) и
постоянные статоры (внизу).


Трансформаторы

На фотографии изображен трансформатор, предназначенный для демонстрационных целей:
первичная и вторичная обмотки четко разделены и могут быть удалены
и заменен поднятием верхней части сердечника.Для наших целей отметим
что у катушки слева меньше катушек, чем у правой (вставки
показать крупные планы).

На эскизе и схеме показан повышающий трансформатор. Чтобы сделать понижающий трансформатор,
достаточно разместить источник справа, а нагрузку — слева. ( Важно
Примечание по безопасности
: для настоящего трансформатора вы можете только «подключить его задом наперед»
только после проверки соответствия номинального напряжения.) Итак, как же
трансформатор работает?

Сердечник (заштрихован) имеет высокую магнитную проницаемость, т.е. материал, образующий
магнитное поле намного легче, чем свободное пространство, из-за ориентации
атомных диполей. (На фотографии сердечник — ламинированное мягкое железо.)
В результате поле сконцентрировано внутри ядра, и почти
силовые линии не выходят из ядра. Если следует, что магнитные потоки φ через
первичный и вторичный примерно равны, как показано.Из Фарадея
По закону ЭДС на каждом витке первичной или вторичной обмотки составляет −dφ / dt.
Если пренебречь сопротивлением и другими потерями в трансформаторе, вывод
напряжение равно ЭДС. Для N p витков первичной обмотки, это
дает

Для N s витков вторичной обмотки это дает

Разделение этих уравнений дает уравнение трансформатора

где r — коэффициент поворотов. А что с током? Если пренебречь потерями в
трансформатор (см. ниже раздел об эффективности), и если мы предположим, что
напряжение и ток имеют одинаковое фазовое соотношение в первичной и
вторичный, то из сохранения энергии мы можем записать в установившемся состоянии:

    Power in = power out, поэтому

    V p I p = V s I s , откуда

    I с / I p = N p / N с = 1 / r.

Так что ничего не получишь даром: если увеличишь напряжение, то уменьшишься.
ток (по крайней мере) в тот же коэффициент. Обратите внимание, что на фотографии
катушка с большим количеством витков имеет более тонкий провод, потому что она предназначена для меньшего
ток, чем тот, с меньшим количеством витков.

В некоторых случаях целью упражнения является уменьшение силы тока. В силе
линии передачи, например, потери мощности при нагревании проводов из-за
их ненулевое сопротивление пропорционально квадрату тока.Таким образом, передача электроэнергии от электростанции позволяет сэкономить много энергии.
в город при очень высоких напряжениях, так что токи невелики.

Наконец, и снова предполагая, что трансформатор идеален, давайте спросим, ​​что
резистор во вторичной цепи «похож» на первичную цепь.
В первичном контуре:

    V p = V s / r и I p =
    Я с .г так

    V p / I p = V s / r 2 I s =
    Р / к 2 .

R / r 2 называется отраженным сопротивлением . При условии, что
частота не слишком высока, и при наличии сопротивления нагрузки (условия
обычно встречается в практических трансформаторах), индуктивное сопротивление первичной обмотки
намного меньше, чем это отраженное сопротивление, поэтому первичная цепь ведет себя
как если бы источник управлял резистором номиналом R / r 2 .

КПД трансформаторов

На практике реальные трансформаторы имеют КПД менее 100%.

  • Во-первых, это резистивные потери в катушках (потеря мощности I 2 .r).
    Для данного материала сопротивление катушек можно уменьшить, сделав
    их поперечное сечение большое. Удельное сопротивление также можно сделать низким, используя
    медь высокой чистоты. (См. Дрейф
    скорости и закон Ома.)
  • Во-вторых, в сердечнике наблюдаются потери на вихревые токи.Это может быть
    уменьшается за счет ламинирования сердечника. Ламинирование уменьшает площадь цепей
    в ядре, и таким образом уменьшите ЭДС Фарадея, и, таким образом, текущий текущий
    в ядре, и таким образом теряется энергия.
  • В-третьих, в сердечнике есть гистерезисные потери. Намагничивание и
    кривые размагничивания магнитных материалов часто немного отличаются
    (гистерезис или зависимость от истории), и это означает, что требуемая энергия
    намагничивать сердечник (при увеличении тока) не совсем
    восстанавливается при размагничивании.Разница в энергии теряется в виде тепла.
    в основном.
  • Наконец, геометрический дизайн, а также материал сердечника могут
    быть оптимизированным, чтобы гарантировать, что магнитный поток в каждой катушке вторичной
    почти такой же, как и в каждой катушке первичной обмотки.
Подробнее о трансформаторах: генераторы переменного и постоянного тока

Трансформаторы работают только от переменного тока, что является одним из больших преимуществ переменного тока. Трансформеры
позволяют понижать 240 В до уровня, удобного для цифровой электроники
(всего несколько вольт) или для других приложений с низким энергопотреблением (обычно 12 В).Трансформеры
повышайте напряжение для передачи, как упомянуто выше, и понижайте для безопасности
распределение. Без трансформаторов потери электроэнергии при распределении
сети, и без того высокие, были бы огромными. Возможно преобразование напряжения
в DC, но сложнее, чем в AC. Кроме того, такие преобразования часто
неэффективно и / или дорого. Дополнительным преимуществом переменного тока является то, что его можно использовать
на двигателях переменного тока, которые обычно предпочтительнее двигателей постоянного тока для приложений большой мощности.


Другие ресурсы от нас

Некоторые внешние ссылки на веб-ресурсы по двигателям и генераторам

  • Гиперфизика:
    Электромоторы с сайта HyperPhysics в штате Джорджия. Отлично
    сайт
    в целом, и моторный отсек для этого идеально подходит. Хорошо
    использование веб-графики. Предлагает двигатели постоянного, переменного тока и асинхронные двигатели, а также
    ссылки
  • Громкоговорители ..
    Еще больше хороших материалов от Государственной Гиперфизики Джорджии.Хорошая графика, хорошие объяснения
    и ссылки. Этот громкоговоритель
    сайт также включает в себя вложения.
  • http://members.tripod.com/simplemotor/rsmotor.htm A
    сайт, описывающий двигатель, построенный студентами. Ссылки на другие двигатели, построенные
    тот же студент и ссылки также на сайты о моторах.
  • http://www.specamotor.com A
    сайт, который сортирует двигатели различных производителей в соответствии со спецификациями, введенными пользователем.

В чем разница между постоянными магнитами
и наличие электромагнитов в двигателе постоянного тока? Это делает его более эффективным или
более могущественный? Или просто дешевле?

Когда я получил этот вопрос на Высшем
Доска объявлений школьной физики, я отправил ее Джону
Стори, который не только выдающийся астроном, но и строитель
электромобилей.Вот его ответ:

В общем, для маленького мотора намного дешевле использовать постоянные магниты.
Материалы для постоянных магнитов продолжают совершенствоваться и стали настолько недорогими
что даже правительство время от времени присылает вам бессмысленные магниты на холодильник
через почту. Постоянные магниты также более эффективны, потому что нет энергии
тратится на создание магнитного поля. Так зачем вообще использовать раневое поле?
Двигатель постоянного тока? Вот несколько причин:

  • Если вы строите действительно большой двигатель, вам понадобится очень большой магнит и
    в какой-то момент раневое поле может подешеветь, особенно если очень
    для создания большого крутящего момента необходимо сильное магнитное поле.Имейте это в виду
    если вы проектируете поезд. По этой причине у большинства автомобилей есть стартеры.
    которые используют поле раны (хотя некоторые современные автомобили теперь используют постоянные
    магнитные двигатели).
  • У постоянного магнита магнитное поле имеет фиксированное значение (т.е.
    что означает «постоянный»!) Напомним, что крутящий момент, создаваемый двигателем
    заданная геометрия равна произведению тока через якорь
    и напряженность магнитного поля.С двигателем с возбужденным полем у вас есть
    возможность изменения тока через поле и, следовательно, изменения
    моторные характеристики. Это открывает ряд интересных возможностей;
    вы ставите обмотку возбуждения последовательно с якорем, параллельно,
    или кормить из отдельно контролируемого источника? Пока есть достаточно
    крутящий момент для преодоления нагрузки на двигатель, внутреннего трения и т. д.,
    чем слабее магнитное поле, тем * быстрее * двигатель будет вращаться (при фиксированном
    Напряжение).Сначала это может показаться странным, но это правда! Итак, если вы хотите
    двигатель, который может производить большой крутящий момент в состоянии покоя, но при этом сильно вращаться
    скорости при низкой нагрузке (как продвигается конструкция поезда?), возможно
    раневое поле — вот ответ.
  • Если вы хотите, чтобы ваш двигатель работал как от переменного, так и от постоянного тока (так называемый «универсальный» двигатель),
    магнитное поле должно менять свою полярность каждые полупериод
    Электропитание переменного тока, чтобы крутящий момент на роторе всегда был в одном и том же направлении.Очевидно, что для достижения этой цели вам понадобится мотор с возбужденным полем.

Мнения, выраженные в этих заметках, принадлежат мне и не обязательно отражают
политика Университета Нового Южного Уэльса или Школы физики. В
анимации сделал Джордж
Hatsidimitris.

Джо
Вулф / [email protected]/ 61-2-9385
4954 (UT + 10, +11 окт-март)

Различные типы электродвигателей и их применение

Как мы знаем, электродвигатель играет жизненно важную роль во всех секторах промышленности, а также в широком спектре приложений.На рынке доступно множество типов электродвигателей. Выбор этих двигателей может быть сделан в зависимости от режима работы, напряжения и применения. Каждый двигатель состоит из двух основных частей: обмотки возбуждения и обмотки якоря. Основная функция обмотки возбуждения — создание фиксированного магнитного поля, тогда как обмотка якоря выглядит как проводник, расположенный внутри магнитного поля. Из-за магнитного поля обмотка якоря использует энергию для создания крутящего момента, необходимого для вращения вала двигателя.В настоящее время классификация двигателей постоянного тока может быть сделана на основе соединений обмоток, что означает, как две катушки в двигателе связаны друг с другом.

Типы электродвигателей

Электродвигатели доступны в трех основных сегментах, таких как электродвигатели переменного тока, электродвигатели постоянного тока и электродвигатели специального назначения.

типов двигателей

Двигатели постоянного тока

Типы двигателей постоянного тока в основном включают в себя серийные, параллельные и комбинированные двигатели и двигатели постоянного тока с постоянным током.

двигатель постоянного тока

1).Шунтирующий двигатель постоянного тока

Шунтирующий двигатель постоянного тока работает от постоянного тока, и обмотки этого электродвигателя, такие как обмотки якоря и обмотки возбуждения, соединены параллельно, что называется шунтом. Этот тип двигателя также называется двигателем постоянного тока с шунтирующей обмоткой, а тип обмотки известен как шунтирующая обмотка. Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о работе двигателя постоянного тока и его применениях

2). Двигатель с раздельным возбуждением

В двигателе с раздельным возбуждением соединение статора и ротора может быть выполнено с использованием другого источника питания.Таким образом, двигателем можно управлять с помощью шунта, а обмотку якоря можно усилить для создания магнитного потока.

3). Двигатель постоянного тока

В двигателе постоянного тока обмотки ротора соединены последовательно. Принцип работы этого электродвигателя во многом зависит от простого электромагнитного закона. Этот закон гласит, что всякий раз, когда магнитное поле может быть сформировано вокруг проводника, оно взаимодействует с внешним полем, создавая вращательное движение. Эти двигатели в основном используются в стартерах, которые используются в лифтах и ​​автомобилях.Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о работе двигателей постоянного тока и его применениях.

Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о ДВИГАТЕЛЯХ постоянного тока — Основы, типы и применение

4). Двигатель PMDC

Термин PMDC означает «двигатель постоянного тока с постоянными магнитами». Это один из видов двигателей постоянного тока, в который может быть встроен постоянный магнит для создания магнитного поля, необходимого для работы электродвигателя. Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о двигателе PMDC: конструкция, работа и применение

5).Составной двигатель постоянного тока

Как правило, составной двигатель постоянного тока представляет собой гибридный компонент последовательного и параллельного двигателей постоянного тока. В этом типе двигателя присутствуют оба поля, такие как последовательный и шунтирующий. В этом типе электродвигателя статор и ротор могут быть соединены друг с другом через соединение последовательных и шунтирующих обмоток. Последовательная обмотка может быть спроектирована с несколькими витками широких медных проводов, что дает небольшой путь сопротивления. Шунтирующая обмотка может быть спроектирована с несколькими обмотками из медного провода для получения полного i / p напряжения.

Двигатели переменного тока

Типы двигателей переменного тока в основном включают синхронные, асинхронные и асинхронные двигатели.

двигатель переменного тока

1). Синхронный двигатель

Работа синхронного двигателя в основном зависит от трехфазного источника питания. Статор электродвигателя генерирует ток возбуждения, который вращается со стабильной скоростью в зависимости от частоты переменного тока. Так же как и ротор, от аналогичной скорости зависит ток статора. Между скоростью тока статора и ротора нет воздушного зазора.Когда уровень точности вращения высок, эти двигатели применимы в автоматизации, робототехнике и т. Д. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о типах синхронных двигателей и их применениях.

2). Асинхронный двигатель

Электродвигатель, работающий с асинхронной скоростью, известен как асинхронный двигатель, и альтернативное название этого двигателя — асинхронный двигатель. Асинхронный двигатель в основном использует электромагнитную индукцию для изменения энергии с электрической на механическую. По конструкции ротора эти двигатели подразделяются на два типа: с короткозамкнутым ротором и с фазовой обмоткой.Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о типах и преимуществах асинхронных двигателей

Двигатели специального назначения

К двигателям специального назначения в основном относятся серводвигатель, шаговый двигатель, линейный асинхронный двигатель и т. Д.

Электродвигатель специального назначения

1) . Шаговый двигатель

Шаговый двигатель может использоваться для обеспечения углового шага вращения в качестве альтернативы стабильному вращению. Мы знаем, что для любого ротора полный угол вращения составляет 180 градусов. Однако в шаговом двигателе полный угол вращения может быть разделен на множество шагов, например, 10 градусов X 18 шагов.Это означает, что за полный цикл оборота ротор совершит ступенчатое движение восемнадцать раз, каждый раз на 10 градусов. Шаговые двигатели применимы в плоттерах, производстве схем, инструментах управления технологическим процессом, генераторах обычного движения и т. Д. Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о типах шаговых двигателей и их применениях. Бесщеточные двигатели постоянного тока

Бесщеточные двигатели постоянного тока были впервые разработаны для достижения превосходных характеристик на меньшем пространстве, чем щеточные двигатели постоянного тока. Эти двигатели меньше по размеру по сравнению с моделями переменного тока.Контроллер встроен в электродвигатель, чтобы облегчить процесс за счет отсутствия коммутатора и контактного кольца. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о бесщеточном двигателе постоянного тока — преимущества, применение и управление

3). Гистерезисный двигатель

Гистерезисный двигатель работает исключительно уникально. Ротор этого двигателя может быть вызван гистерезисом и вихревым током для создания необходимой задачи. Работа двигателя может зависеть от конструкции, однофазное питание или трехфазное питание.Эти двигатели обеспечивают очень плавный процесс со стабильной скоростью, как и другие синхронные двигатели. Уровень шума этого двигателя довольно мал, по этой причине они применимы во многих сложных приложениях, где бы ни использовался звуконепроницаемый двигатель, например, в аудиоплеере, аудиомагнитофоне и т. Д.

4). Реактивный двигатель

В основном, реактивный двигатель — это однофазный синхронный двигатель, и эта конструкция двигателя аналогична асинхронному двигателю, например, клеточного типа. Ротор в двигателе похож на короткозамкнутый ротор, а статор двигателя включает в себя наборы обмоток, такие как вспомогательная и основная обмотка.Вспомогательная обмотка очень полезна при запуске двигателя. Поскольку они предлагают ровную работу со стабильной скоростью. Эти двигатели обычно используются в приложениях синхронизации, которые включают генераторы сигналов, записывающие устройства и т. Д.

5). Универсальный двигатель

Это особый тип двигателя, который работает от одного источника переменного тока, иначе от источника постоянного тока. Универсальные двигатели имеют последовательную намотку, при этом обмотки возбуждения и якоря соединены последовательно и, таким образом, создают высокий пусковой момент.Эти двигатели в основном предназначены для работы на высоких оборотах свыше 3500 об / мин. Они используют источник переменного тока при низкой скорости и источник постоянного тока аналогичного напряжения. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше об универсальном двигателе

Таким образом, речь идет о типах электродвигателей. В настоящее время существуют разные и гибкие. Мотор предназначен для управления движением, это лучший выбор. Двигатель должен поддерживать использование и общее функционирование системы. Вот вам вопрос, что такое моторы особого типа?

Типы электродвигателей

Электродвигатели теперь более разнообразны и адаптируемы, чем когда-либо прежде.При планировании системы управления движением чрезвычайно важен выбор двигателя. Двигатель должен соответствовать назначению и общим рабочим характеристикам системы. К счастью, существует конструкция двигателя, подходящая для любых мыслимых целей.

К наиболее распространенным электродвигателям, используемым сегодня, относятся:

Бесщеточные двигатели переменного тока

Бесщеточные двигатели переменного тока

являются одними из самых популярных в управлении движением. Они используют индукцию вращающегося магнитного поля, генерируемого в статоре, для вращения как статора, так и ротора с синхронной скоростью.Для работы они полагаются на постоянные электромагниты.

Щеточные двигатели постоянного тока

В щеточном двигателе постоянного тока ориентация щетки на статоре определяет ток. В некоторых моделях решающее значение имеет ориентация щетки относительно сегментов стержня ротора. Коммутатор особенно важен в любой конструкции щеточного двигателя постоянного тока.

Бесщеточные двигатели постоянного тока

Бесщеточные двигатели постоянного тока

были впервые разработаны для достижения более высоких характеристик в меньшем пространстве, чем щеточные двигатели постоянного тока, и они меньше, чем сопоставимые модели переменного тока.Встроенный контроллер используется для облегчения работы при отсутствии контактного кольца или коммутатора.

Прямой привод

Прямой привод — это высокоэффективная технология с низким уровнем износа, которая заменяет обычные серводвигатели и сопутствующие им трансмиссии. Эти двигатели не только намного проще обслуживать в течение длительного периода времени, но и ускоряются быстрее.

Линейные двигатели

Эти электродвигатели имеют развернутый статор и двигатель, создающий линейную силу по длине устройства.В отличие от цилиндрических моделей, они имеют плоскую активную секцию с двумя торцами. Обычно они быстрее и точнее вращающихся двигателей.

Серводвигатели

Серводвигатель — это любой двигатель, соединенный с датчиком обратной связи для облегчения позиционирования; Таким образом, серводвигатели являются основой робототехники. Используются как поворотные, так и линейные приводы. Недорогие щеточные двигатели постоянного тока широко распространены, но их заменяют бесщеточные двигатели переменного тока для высокопроизводительных приложений.

Шаговые двигатели

В шаговых двигателях

используется внутренний ротор, управляемый электроникой с помощью внешних магнитов.Ротор может быть изготовлен на постоянных магнитах или из мягкого металла. Когда обмотки находятся под напряжением, зубья ротора выравниваются по магнитному полю. Это позволяет им перемещаться от точки к точке с фиксированным шагом.

Перед тем, как начать работу над какой-либо новой системой, тщательно подумайте о конкурирующих свойствах различных двигателей. Выбор правильного двигателя позволяет лучше начать любой проект.

Готовы узнать больше? Ознакомьтесь с курсом «Основы проектирования электродвигателей», предлагаемым колледжем движения и моторизации MCMA.

Факты об электродвигателях для детей

Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическое движение. Динамо-машина или электрический генератор делают обратное: они превращают механическое движение в электрическую энергию. Большинство электродвигателей работают за счет силы магнетизма. Также использовались электростатические двигатели.

К машинам, использующим электродвигатели, относятся: вентиляторы, стиральные машины, холодильники, насосы и пылесосы.

Внутри электродвигателя

Анимация, показывающая работу щеточного электродвигателя постоянного тока.

Давайте начнем с рассмотрения общего плана простого двухполюсного электродвигателя постоянного тока. Простой мотор состоит из шести частей:

  • Якорь или ротор
  • Коммутатор
  • Кисти
  • Ось
  • Полевой магнит
  • Источник питания постоянного тока какой-то

Электродвигатель — это все о магнитах и ​​магнетизме: двигатель использует магниты для создания движения. Если вы когда-либо играли с магнитами, вы знаете основной закон всех магнитов: противоположности притягиваются, а любит отталкиваться.Итак, если у вас есть два стержневых магнита, концы которых помечены как «север» и «юг», то северный конец одного магнита будет притягивать южный конец другого. С другой стороны, северный конец одного магнита будет отталкивать северный конец другого (и аналогично юг будет отталкивать юг). Внутри электродвигателя эти силы притяжения и отталкивания создают вращательное движение.

Чтобы понять, как работают электродвигатели, важно понять, как работают электромагниты. Электромагнит — основа электродвигателя.

Электродвигатели классифицируются по двум различным категориям: DC (постоянный ток) и AC (переменный ток). В этих категориях существует множество типов, каждый из которых предлагает уникальные возможности, которые подходят им для наилучшего применения.

История

В 1821 году Майкл Фарадей создал первый электродвигатель. Он работал с использованием силы магнетизма.

Он создал простой электромагнит, взяв гвоздь и проволоку, намотав около 100 петель проволоки вокруг гвоздя и подключив их к батарее.При этом у него был простой электромагнит с северным и южным полюсами. В середине гвоздя он проделал отверстие и вставил в него веретено, чтобы гвоздь мог вращаться. Затем он взял магнит в форме подковы и поместил гвоздь, обернутый проволокой, посередине.

Он подключил провод северного полюса к отрицательному полюсу батареи и провод южного полюса к положительному полюсу. Основной закон магнетизма сказал ему, что произойдет: северный конец электромагнита будет отталкивать северный конец подковообразного магнита и притягивать южный полюс.То же самое произошло с другой стороной ногтя, в результате чего гвоздь повернулся.

Фарадей не был доволен результатом электромотора, потому что мотор вращался только один раз. Он поменял полярность аккума и проволочный гвоздь снова повернулся только один раз. Если бы он менял полярность каждый раз, когда северный полюс гвоздя, обернутого проволокой, находился напротив южного полюса подковообразного магнита, то он бы получил желаемый результат. Обернутый проволокой гвоздь будет вращаться и вращаться вокруг шпинделя (пока батарея не разряжена).

Связанные страницы

Картинки для детей

  • Вид в разрезе статора асинхронного двигателя.

  • Электромагнитный эксперимент Фарадея, 1821 год

  • «Электромагнитный самовращающийся двигатель» Едлика, 1827 г. (Музей прикладного искусства, Будапешт). Исторический мотор отлично работает и сегодня.

  • Ротор электродвигателя (слева) и статор (справа)

  • Маленький мотор постоянного тока игрушки с коммутатором

  • Работа щеточного электродвигателя с двухполюсным ротором и статором ПМ.(«N» и «S» обозначают полярности на внутренних сторонах магнитов; внешние грани имеют противоположные полярности.)

  • Современный недорогой универсальный мотор от пылесоса. Обмотки возбуждения окрашены в темно-медный цвет с обеих сторон назад. Ламинированный сердечник ротора — серый металлик с темными пазами для намотки катушек. Коммутатор (частично скрыт) потемнел от использования; он направлен вперед. Большая коричневая деталь из формованного пластика на переднем плане поддерживает направляющие и щетки (с обеих сторон), а также передний подшипник двигателя.

  • Большой асинхронный двигатель переменного тока мощностью 4500 л.с.

  • Миниатюрный двигатель без сердечника

Институт — История — Изобретение электродвигателя 1800-1854

Унив.-Проф. Д-р инж. Мартин Доппельбауэр

Сводка

С изобретением батареи (Алессандро Вольта, 1800 г.), генерации магнитного поля из электрического тока (Ганс Христиан Эрстед, 1820 г.) и электромагнита (Уильям Стерджен, 1825 г.) был заложен фундамент для создания электродвигателей.В то время было еще открытым вопрос, должны ли электродвигатели быть вращающимися или возвратно-поступательными машинами, то есть имитировать шток плунжера паровой машины.

Во всем мире многие изобретатели работали параллельно над этой задачей — это была проблема «моды». Новые явления открывались почти ежедневно. Изобретения в области электротехники и ее приложений витали в воздухе.

Часто изобретатели ничего не знали друг о друге и самостоятельно разрабатывали аналогичные решения.Национальная история формируется соответствующим образом до наших дней. Ниже приводится попытка дать исчерпывающую и нейтральную картину.

Первое вращающееся устройство, приводимое в движение электромагнетизмом, было построено англичанином Питером Барлоу в 1822 году (Колесо Барлоу).

После многих других более или менее успешных попыток с относительно слабым вращающимся и возвратно-поступательным устройством немецкоязычный прусский Мориц Якоби в мае 1834 года создал первый настоящий вращающийся электродвигатель, который действительно развил замечательную механическую выходную мощность.Его мотор установил мировой рекорд, который был улучшен только четыре года спустя, в сентябре 1838 года, самим Якоби. Его второй мотор был достаточно мощным, чтобы переправить лодку с 14 людьми через широкую реку. Только в 1839/40 году другим разработчикам во всем мире удалось создать двигатели с аналогичными, а затем и с более высокими характеристиками.

Уже в 1833 году немец Генрих Фридрих Эмиль Ленц опубликовал статью о законе взаимности магнитоэлектрических и электромагнитных явлений, т.е.е. обратимость электрогенератора и мотора. В 1838 году он дал подробное описание своих экспериментов с генератором Pixii, который он использовал в качестве двигателя.

В 1835 году двое голландцев Сибрандус Стратинг и Кристофер Беккер построили электродвигатель, который приводил в движение небольшую модель автомобиля. Это первое известное практическое применение электродвигателя. В феврале 1837 года первый патент на электродвигатель был выдан американцу Томасу Дэвенпорту.

Однако все ранние разработки Якоби, Стратинга, Давенпорта и других в конечном итоге не привели к электродвигателям, которые мы знаем сегодня.

Двигатель постоянного тока был создан не на основе этих двигателей, а в результате разработки генераторов энергии (динамометров). Основы были заложены Уильямом Ричи и Ипполитом Пикси в 1832 году с изобретением коммутатора и, что наиболее важно, Вернером Сименсом в 1856 году с двойным Т-образным якорем и его главным инженером Фридрихом Хефнер-Альтенеком в 1872 году с помощью барабанная арматура. Двигатели постоянного тока по-прежнему занимают доминирующее положение на рынке в диапазоне малой мощности (ниже 1 кВт) и низкого напряжения (ниже 60 В).

В период с 1885 по 1889 год была изобретена трехфазная система электроснабжения, которая является основой современной передачи электроэнергии и современных электродвигателей. Единого изобретателя трехфазной системы питания назвать нельзя. Есть несколько более или менее известных имен, которые принимали активное участие в изобретениях (Брэдли, Доливо-Добровольский, Феррарис, Хазельвандер, Тесла и Венстрём).
Сегодня трехфазный синхронный двигатель используется в основном в высокодинамичных приложениях (например, в роботах) и в электромобилях.Впервые он был разработан Фридрихом Августом Хазельвандером в 1887 году.

Очень успешный асинхронный двигатель с трехфазным сепаратором был впервые построен Михаилом Доливо-Добровольским в 1889 году. Сегодня это наиболее часто производимая машина в диапазоне мощностей от 1 кВт и выше.

Расписание 1800 — 1834: Первые эксперименты с электромагнитными устройствами

1800 Впервые Алессандро Вольта (итальянец) производит непрерывную электрическую энергию (в отличие от искры или статического электричества) из набора серебряных и цинковых пластин.
1820 Ганс Христиан Эрстед (Дениш) обнаруживает генерацию магнитного поля электрическими токами, наблюдая за отклонением стрелки компаса. Это был первый случай, когда механическое движение было вызвано электрическим током.
1820 Андре-Мари Ампер (француз) изобретает цилиндрическую катушку (соленоид).
1821 Майкл Фарадей (британец) создает два эксперимента для демонстрации электромагнитного вращения. Вертикально подвешенный провод движется по круговой орбите вокруг магнита. Вращающийся провод Фарадея, 1821
Фото любезно предоставлено Отделом труда и промышленности Национального музея американской истории Смитсоновского института
1822 Питер Барлоу (британец) изобретает прялку (колесо Барлоу = униполярная машина). Колесо Барлоу, 1822 г.
Philosophical Magazine, 1822 г., т. 59
1825-1826 Уильям Стерджен (британец) изобретает электромагнит, катушку проводов с железным сердечником для усиления магнитного поля. Первый электромагнит Осетровых, 1825 г.
Труды Общества поощрения художеств, мануфактур и торговли, 1824 г., т.43, пл. 3
1827-1828 Иштван (Ányos) Jedlik (венгерский) изобретает первую роторную машину с электромагнитами и коммутатором.
Однако Джедлик публично сообщил о своем изобретении только десятилетия спустя, и фактическая дата изобретения неизвестна.

До сих пор многие венгры считают, что Джедлик изобрел электродвигатели. Функциональная модель его аппарата выставлена ​​в художественном музее в Будапеште.

Хотя на самом деле это может быть первый электродвигатель, необходимо понимать, что это устройство не оказало влияния на дальнейшее развитие электрических машин. Изобретение Джедлика долгое время оставалось скрытым, и изобретатель не преследовал его. Электротехника ничем не обязана Джедлику.

Поворотное устройство Jedlik, 1827/28
Фото: Wikipedia

Электромобиль Jedlik, 1827/28
Фото: Wikipedia

до
1830
Иоганн Михаэль Эклинг, механик из Вены, конструирует двигатель по планам и идеям проф.Андреас фон Баумгартнер (австрийский физик; с 1823 г. профессор физики и прикладной математики в Вене).

Этот аппарат был приобретен в 1830 году Инсбрукским университетом по цене 50 жидких кубометров. Год постройки неизвестен, но должно быть до 1830 года, поскольку дата покупки подтверждена.

Двигатель Баумгартнера, построенный Эклингом до 1830 г.
Фото любезно предоставлено Университетом Инсбрука, Музей экспериментальной физики, Ao.Univ. Проф. Маг. Доктор Армин Денот.
1831 Майкл Фарадей (британец) обнаруживает и исследует электромагнитную индукцию, то есть генерацию электрического тока из-за переменного магнитного поля (инверсия открытия Эрстеда). Фарадей закладывает основы развития электрогенератора.
1831 Джозеф Генри (американец) находит, что закон индукции не зависит от Фарадея, и строит небольшой магнитный рокер.Он описывает это как «философскую игрушку».

В статье для английского Philosophical Magazine в 1838 году англичанин Ф. Уоткинс подробно описывает устройство Генри и называет его первым электродвигателем, когда-либо известным. Эта точка зрения распространяется и по сей день в основном на британскую литературу.

Магнитный рокер Генри, 1831
Американский журнал науки, 1831, т. 20, стр. 342
Апрель
1832
Savatore dal Negro (итальянец) создает устройство, которое может поднять 60 граммов за одну секунду на 5 сантиметров и, следовательно, развивает механическую мощность почти 30 мВт.

Он, вероятно, был вдохновлен магнитным рокером Генри и создал аналогичную возвратно-поступательную машину. Однако устройство Даль Негро может производить движение с помощью специальной передачи.

Даль Негро описывает свои эксперименты в письме от апреля 1832 года, а затем в научной статье «Nuova Macchina élettro-Magnetica» в марте 1834 года.
Его устройства хранятся в Музее истории физики Падуанского университета. К сожалению, они не отображаются.

Электромагнитный маятник Даль Негро, 1832
Annali delle Scienze de Regno Lombardo-Veneto, März 1834, pl.4
Июль
1832
Первое публичное описание вращающейся электрической машины.

Автор — анонимный писатель с инициалами П.М. Теперь его с большой вероятностью опознали как ирландца Фредерика Мак-Клинтока из Дублина.

Майкл Фарадей, получатель письма от 26 июля 1832 г., немедленно его публикует. Впервые публично описана вращающаяся электрическая машина.

Первое описание вращающейся электрической машины П.М., 1832 г.
Philosophical Magazine, 1832, стр. 161–162
Июль
1832
Ипполит Пикси (французский) строит первый аппарат для генерации переменного тока из вращения.

Устройство публично представлено в сентябре 1832 года на заседании Академии наук.Его описание напечатано уже в июльском номере Annales de Chimie.

Pixii улучшил свое устройство в том же году, добавив переключающее устройство. Теперь он может производить пульсирующий постоянный ток.

Первый генератор постоянного тока Pixii, 1832/33
F. Niethammer, Ein- und Mehrphasen-Wechsel-strom-Erzeuger, Verlag S. Hirzel, Leipzig 1906
1832 Уильям Ричи (британец) сообщил в марте 1833 года об устройстве, которое, как он утверждал, было построено девятью месяцами ранее, летом 1832 года.Это вращающийся электромагнитный генератор с четырьмя обмотками ротора, коммутатором и щетками.

Таким образом, Ричи считается изобретателем коммутатора.

В конце своей статьи Ричи описывает, как он смог вращать электрический магнит, используя магнитное поле Земли. Он мог поднять вес на несколько унций (50-100 грамм). Коммутация производилась двумя концами провода, которые входили в два полукруглых желоба с ртутью.

Первый генератор постоянного тока с коммутатором, 1832/33

Вращающаяся катушка Ричи, 1833
Philosophical Trans. Лондонского королевского общества, 1833, Vol. 132, стр.316, пл.7

Янв
1833
Доктор Шультесс читает лекцию в Обществе инженеров в Цюрихе в 1832 году, в которой описывает свои идеи электродвигателя.В январе 1833 года он успешно продемонстрировал машину перед тем же цюрихским обществом.
Никаких подробностей не известно.
Март
1833
Осенью 1832 года Уильям Стерджен создает вращающееся электрическое устройство, которое он публично демонстрирует в марте 1833 года в Лондоне.

Как и в случае с Джедликом, нет никаких определенных доказательств даты и деталей его постройки. Осетр сообщил об этом изобретении в 1836 году в первом выпуске своего собственного журнала.

Вращающее устройство Осетровых, 1832 г.
Осетровые Летопись Электричества, 1836/37, т. 1
декабрь
1833
В первые годы развития электротехники проводилось строгое различие между магнитно-электрическими машинами, то есть электрическими генераторами, и электромагнитными машинами, то есть электродвигателями.

Генрих Фридрих Эмиль Ленц (немецкий) открыл «закон взаимности магнитоэлектрических и электромагнитных явлений», т.е. обратимость электрогенератора и мотора.

Его научный текст читается в конце 1833 г. в Петербургской Академии наук и публикуется в 1834 г. в Annalen der Physik und Chemie Поггендорфа. Его идеи постепенно становятся обычным явлением, особенно в 1838 году после нескольких сообщений об успешных экспериментах по обращению.

Иногда утверждают, что принцип обращения был открыт в 1861 году итальянцем Пачинотти или даже только в 1873 году случайно на Всемирной выставке в Вене.Оба утверждения ложны. Эмиль Ленц широко писал еще в 1838 году в Annalen der Physik und Chemie Поггендорфа, как он использовал генератор Pixii в качестве двигателя.

июля
1834
Джузеппе Доменико Ботто (итальянец), профессор физики из Турина, в июле 1834 года публикует в женевском журнале Bibliotheque Universelle описание электродвигателя, над которым он работает.

Его устройство соответствует метроному (похожему на конструкции Генри и Даль Негро), действующему на маятник с помощью двух электромагнитов. Вращательное движение создается штоком поршня.

Реплика устройства сейчас выставлена ​​в Музее Галилея во Флоренции.

Роторная машина Ботто, июль 1834 г. (реконструкция)
Фото любезно предоставлено Museo Galileo, Флоренция

Расписание 1834 — 1837: Первые настоящие электродвигатели

Май
1834
Мориц Герман Якоби (немецкоязычный прусский, натурализованный русский) начал с экспериментов с подковообразным электромагнитом в начале 1833 года в Кенигсберге (тогда Пруссия, ныне Россия).В январе 1834 года он пишет в письме к Поггендорфу, редактору Annalen der Physik und Chemie, о своих успехах.

Он переходит к созданию электродвигателя, которое он завершает в мае 1834 года. Его двигатель поднимает вес от 10 до 12 фунтов со скоростью один фут в секунду, что эквивалентно примерно 15 ваттам механической мощности.
В ноябре 1834 года он отправляет отчет в Академию наук в Париже и публикует подробные научные мемуары весной 1835 года. Позже за эту статью он получил звание почетного доктора факультета Кенигсбергского университета.Его текст разделен на 23 раздела и был расширен в 1837 году еще на 15 разделов.

Якоби прямо заявил в меморандуме 1835 года, что он не единственный изобретатель электромагнитного двигателя. Он указывает на приоритет изобретений Ботто и Даль Негро.

Однако Якоби, несомненно, был первым, кто создал пригодный для использования вращающийся электродвигатель.

Полнофункциональная копия его двигателя выставлена ​​в Институте электротехники (ETI) Технологического института Карлсруэ (KIT) по адресу Engelbert-Arnold-Strasse 5 (Building 11.10) в Карлсруэ, Германия.

Первый настоящий электродвигатель
Мориц Якоби, Кенигсберг, май 1834 г.
Октябрь
1834
Американец Т. Эдмундсон строит электромагнитное вращающееся устройство, напоминающее водяное колесо. Электромагнитное колесо Эдмундсона
Американский журнал науки, 1834, т. 26, стр. 205
1834-1835 В декабре 1833 года кузнец Томас Дэвенпорт (американец) покупает соленоид непосредственно у Джозефа Генри и вместе с Оранжем Смолли (американец) начинает эксперименты в мастерской в ​​Форестдейле, штат Вермонт.

В июле 1834 года двое мужчин создают свою первую роторную машину. Они улучшают устройство в несколько этапов, прежде чем впервые публично продемонстрировать его в декабре 1834 года.

В следующем году Давенпорт отделяется от Смолли.

Летом 1835 года Давенпорт едет в Вашингтон, округ Колумбия, чтобы продемонстрировать свою машину в патентном бюро и зарегистрировать ее. Однако из-за отсутствия денег ему пришлось безуспешно вернуться домой.

Первый двигатель Давенпорта из его первой заявки на патент в июне 1835 г.
Август
1835
Фрэнсис Уоткинс (британец) создает электрическую «игрушку», с помощью которой он может приводить во вращение несколько магнитных игл. Он описывает аппарат в статье для Philosophical Magazine.

Он признается, что его вдохновила электромагнитная машина (генератор) Джозефа Сакстона, которая выставлена ​​в публичной галерее в Лондоне с августа 1833 года.

Watkins можно считать одним из первых, кто понял принцип реверсирования двигателя и генератора.

Игрушка Уоткина, 1835 г.
Philosophical Magazine, 1835 г., т. 7, стр. 112
1835 Сибрандус Стратинг и Кристофер Беккер (голландцы) строят небольшой (30 x 25 см) трехколесный автомобиль с электрическим приводом и весом около 3 кг.Он может проехать по столу от 15 до 20 минут, пока батарея не разрядится.

Stratingh и Becker публикуют отчет о своем успехе в том же году. Стратинг знал работы Якоби и в 1840 году хотел построить настоящий электромобиль, но ему это так и не удалось.

Электромодель Стрейтинга и Беккера, 1835 г.
Май
1836
Иоганн Филипп Вагнер (нем.) Представляет электродвигатель на фестивале Stiftungsfest в Sencken-bergischen naturforschenden Gesellschaft.Его аппарат похож на устройство, созданное Стратингом и Беккером. Он может работать около 10 минут, пока батарея не разрядится.

Вагнер хранит свою конструкцию в секрете, поэтому есть отчеты о демонстрации, но нет чертежей машины. В последующие годы Вагнер продолжает развивать свой двигатель и публично демонстрирует улучшенные версии.

1836
1837
Давенпорт продолжает совершенствовать свои устройства.В 1836 году он находит нового партнера в лице Рэнсома Кука и переезжает в Саратога-Спрингс, штат Нью-Йорк, для дальнейшего развития своих двигателей. С помощью Кука он строит модель патентного бюро.
24 января 1837 года Давенпорт подает в Вашингтон свое предостережение, а 5 февраля 1837 года он получает первый в США патент на электродвигатель: «Усовершенствование движущей силы с помощью магнетизма и электромагнетизма».

Его модель двигателя сейчас выставлена ​​в Смитсоновском институте в Вашингтоне, округ Колумбия.

В запатентованной конструкции

Davenport используются четыре вращающихся электромагнита, которые переключаются с помощью коммутатора, и фиксированные постоянные магниты в форме кольца из мягкого железа.

Усовершенствованный двигатель, который он представляет в августе 1837 года, имеет диаметр 6 дюймов, вращается со скоростью около 1000 оборотов в минуту и ​​может поднять 200-фунтовый груз на один фут за одну минуту. Это соответствует мощности 4,5 Вт.

Давенпорт в последующие годы постоянно совершенствовал свои конструкции.

Вместе с Эдвином Уильямсом из Нью-Йорка и его партнером Рэнсом Куком 3 марта 1837 года Давенпорт формирует объединенную акционерную ассоциацию. Однако Уильямс не может продать достаточное количество акций, и все предприятие рушится всего через год.

Запатентованный двигатель Давенпорта, февраль 1837 г.

Томас Дэвенпорт — изобретатель электродвигателя?

В американо-американской литературе есть несколько текстов пафоса, в которых Томас Дэвенпорт прославляется как изобретатель электродвигателя.Это утверждение основано на бесспорном факте, что Давенпорт был первым американцем, который создал пригодный для использования электродвигатель, а также первым, кто получил патент на такое устройство в начале 1837 года.

Однако

Davenport был далеко не первым, кто построил электродвигатель. В Европе (особенно в Англии, Италии и Пруссии) технологии были уже значительно продвинуты. Уже летом 1834 года, за три года до патента, Мориц Якоби представил двигатель, который был в три раза мощнее усовершенствованной машины, которую Давенпорт разработал через несколько месяцев после подачи заявки на патент.Вдобавок мотор Давенпорта работал быстрее, чем у Якоби. Таким образом, выходной крутящий момент двигателя Давенпорта, решающий фактор при сравнении электрических машин, составлял лишь около одной десятой от конструкции Якоби, разработанной тремя годами ранее.

В 1835 году, вскоре после появления двигателя Якоби, двое голландцев Стрейтинг и Беккер уже представили первое практическое применение, управляя небольшой электромобилем.

За годы, прошедшие после патента Давенпорта, продвижение Якоби практически не уменьшилось.В то же время, когда Якоби продемонстрировал свою следующую машину осенью 1838 года, двигатель, который имел выходную мощность 300 Вт и мог вести лодку с 14 людьми через широкую реку, Давенпорт показал крошечную модель поезда.

Мотор

Davenport ничем не примечателен в историческом контексте. Его конструкция не является существенным улучшением других современных конструкций.

За прошедшие годы компания Davenport произвела большое количество машин.Но в отличие от Вернера Сименса, Джорджа Вестингауза и Томаса Эдисона он не был основателем важной компании. И в отличие от Николы Теслы, например, Томас Давенпорт никогда не мог продать или лицензировать свой патент.

Давенпорт не получил патент на электродвигатель как таковой, а только на его особые конструктивные особенности. В период с 1837 по 1866 год только в Англии другим изобретателям было выдано около 100 патентов на электродвигатели. После того, как Давенпорт модернизировал свой двигатель уже в 1837 году, его патент стал практически бесполезным.

Davenport — это честь быть первым из тысяч инженеров, получивших патент на электродвигатель. Но он не является их изобретателем, и его разработки не оказали сколько-нибудь значительного влияния на дальнейшее развитие электродвигателей.

Расписание 1838 — 1854 гг .: более мощные двигатели, новые применения

февр.
1838
Уоткинс публикует обширную статью в Philosophical Magazine, в которой представляет свой двигатель. Двигатель Уоткина, февраль 1838 г.
Philosophical Magazine, 1838 г., т. 12, пл. 4
Август 1838 г. В августе 1838 года в Лондоне выставлена ​​крошечная модель поезда с одним из двигателей Давенпорта. Он движется со скоростью 3 мили в час. Модель поезда Давенпорта, 1838
Фото любезно предоставлено Отделом труда и промышленности Национального музея американской истории Смитсоновского института.
сен.
1838
Якоби переезжает в Санкт-Петербург в августе 1838 года по просьбе русского царя. Он был принят в Петербургскую Академию наук и щедро поддержан царем в его дальнейшей работе над электродвигателями.

13 сентября 1838 года Якоби впервые демонстрирует на Неве лодку с электрическим приводом и гребными колесами длиной около 8 м.

Цинковые батареи имеют 320 пар пластин и весят 200 кг.Они размещены вдоль двух боковых стенок сосуда. Мотор развивает мощность от 1/5 до 1/4 л.с. (300 Вт), лодка движется со скоростью 2,5 км / ч по маршруту длиной 7,5 км. Он может перевозить более десятка пассажиров. Якоби целыми днями разъезжает по Неве. В современных газетных статьях говорится, что после двух-трех месяцев работы потребление цинка составило 24 фунта.

Улучшенный мотор Якоби, 1838 г.
1838 Чарльз Г.Пейдж (американец) всю жизнь занимается электромоторами.

В течение следующих 20 лет Пейдж будет искать более совершенные и мощные машины. Его двигатели продавались по каталогам в США и достигли высокого уровня осведомленности общественности.

В первые годы многие изобретатели электродвигателей имитировали паровые двигатели с качающимся (возвратно-поступательным) поршнем. Пейдж тоже строит такую ​​машину (см. Справа), но затем обращается к вращающимся устройствам.

Первый двигатель Пейджа, 1838
Американский журнал науки, 1838, т.35, стр. 264
Август
1839
8 августа Якоби испытывает усовершенствованный электродвигатель, механические характеристики которого в три-четыре раза превосходят его вторую машину 1838 года (около 1 кВт). Его лодка сейчас развивает скорость 4 км / ч. По словам Уильяма Роберта Гроува, ключевым фактором его успеха является улучшенная цинк-платиновая батарея, которую он сделал сам.

В октябре 1841 года Якоби снова демонстрирует усовершенствованный двигатель, который, однако, лишь немного превосходит модель 1839 года.Это последний электромотор, который когда-либо строил Якоби. Теперь он обращается к теории электродвигателей, а затем переходит к другим электрическим явлениям.

1837-
1842
Роберт Дэвидсон (Шотландец) также с 1837 года разрабатывал электродвигатели. Он сделал несколько приводов для токарного станка и модели автомобилей.

В 1839 году Дэвидсон руководит постройкой первого автомобиля с электрическим приводом.

В сентябре 1842 года он совершает пробные пробеги на 5-тонном локомотиве длиной 4,8 м на железнодорожной линии Эдинбург — Глазго. Его двигатель развивает около 1 л.с. (0,74 кВт) и развивает скорость 4 мили в час (6,4 км / ч).

Первый электровоз Дэвидсона, 1839 г.
От Т. дю Монселя, Электричество как движущая сила, Лондон, 1883 г., рис. 32

В последующие годы начинается поток патентов на электромагнитные машины — около 100 в одной только Англии с 1837 по 1866 год.

Среди изобретателей, которые имеют дело с электродвигателями: Джеймс Джоул (англ., 1838 г.), Уильям Тейлор (англ., 1838 г.), Урия Кларк (1840 г.), Томас Райт (1840 г.), Уитстон (англ., 1841 г.) , де Гарлем (около 1841 г.), П. Элиас (американец из США, около 1842 г.), Г. Фромент (французский язык, около 1844 г.), Мозес Г. Фармер (американец из США, около 1846 г.), Г.К. Колтон (американец из США, ab 1847), Hjorth (ab 1849), Thomas Hall (американец ab 1850), TC Avery (ab 1851), Sören Hjorth (датчанин, ab 1851), Du Moncel (французы, ab 1851), Marié Davy (франц. , ab 1855), Пачинотти (Italien, ab 1861)
и другие.

Изначально идет соревнование между колебательными (возвратно-поступательными) и вращательными машинами. Позже колебательные машины полностью исчезают из поля зрения.

Фундаментальная проблема первых электродвигателей заключалась в том, что электрический ток от гальванических элементов (цинковых батарей) был слишком дорогим, чтобы конкурировать с паровыми двигателями. Р. Хант сообщил в 1850 году в Британском философском журнале, что электроэнергия даже в самых лучших условиях в 25 раз дороже, чем паровая машина.Только с продолжающейся разработкой электрогенератора (динамо-машины) ситуация начинает меняться.

1840 18 января 1840 года выходит первое издание новой газеты Давенпорта, Electro Magnet and Mechanics Intelligencer. Печатный станок приводится в движение двумя собственными моторами. Моторы выдают якобы около 2 л.с., что составляет около 1,5 кВт.
1841-
1844
По инициативе Вагнера Германская конфедерация под руководством Пруссии, Баварии и Австрии устанавливает в 1841 году приз в размере 100 000 гульденов за создание электрической машины, мощность которой дешевле, чем мощность лошади, пара или человека.

Конечно, эта цена привлекает других изобретателей, которые параллельно с Вагнером начинают работать над электродвигателем. Среди них г-н Карл Людвиг Альтанс из Бюккебурга недалеко от Миндена, Эмиль Штёрер из Лейпцига, Эмиль Гроос из Карлсруэ и Петер Бауэр из Нюрнберга. В частности, в 1843 году Штёрер конструирует замечательную машину.

При исследовании последней машины Вагнера в мае и июне 1844 г. во Франкфурте-на-Майне федеральная комиссия определила мощность всего в 50 Вт.Потребление цинка настолько велико, что лошади, пар и рабочая сила значительно дешевле. Из-за этой неудачи Вагнеру отказывают в цене, и он впадает в немилость.

Без мощного электрогенератора это соревнование невозможно было бы выиграть, и человечеству пришлось ждать еще 25 лет.

1851 Page увеличивает мощность двигателей с 8 до 20 л.с.

С двумя двигателями он ведет 10-тонный локомотив с максимальной скоростью 30 км / ч.Он путешествует по маршруту из Вашингтона в Бладенбург за 19 минут.

1854 Другой, 12-тонный локомотив Пейджа едет по маршруту Балтимор — Огайо.

… подробнее в части 2.

Типы электродвигателей — Thomson Lamination Company, Inc.

Электродвигатели

можно найти в самых разных сферах применения, от обычных предметов домашнего обихода до различных видов транспорта и даже передовых аэрокосмических приложений.Здесь мы делимся руководством, которое поможет вам лучше понять доступные варианты.

Электродвигатели и генераторы

Электродвигатели и генераторы представляют собой электромагнитные устройства с обмоткой якоря или ротором, который вращается внутри обмотки возбуждения или статора; однако у них противоположные функции. Генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую, а двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую.

Два типа электродвигателей

Обмотка возбуждения в электродвигателях обеспечивает электрический ток для создания фиксированного магнитного поля, которое обмотка якоря использует для создания крутящего момента на валу электродвигателя.Различия между различными типами электродвигателей связаны с их уникальной работой, напряжением и требованиями к применению. Существует как минимум дюжина различных типов электродвигателей, но есть две основные классификации: переменного тока (AC) или постоянного тока (DC). То, как обмотки двигателей переменного и постоянного тока взаимодействуют друг с другом для создания механической силы, создает дополнительные различия в каждой из этих классификаций.

Двигатели постоянного тока

Щеточные двигатели

Щеточные двигатели состоят из четырех основных компонентов:

  • Статор
  • Ротор или якорь
  • Кисти
  • Коммутатор

Существует четыре основных типа щеточных двигателей, в том числе:

  • Двигатели серии . Статор включен последовательно или идентичен ротору, поэтому их токи возбуждения идентичны. Характеристики: используется в кранах и лебедках, большой крутящий момент на низкой скорости, ограниченный крутящий момент на высокой скорости.
  • Параллельные двигатели. Катушка возбуждения параллельна (шунтируется) ротору, благодаря чему ток двигателя равен сумме двух токов. Характеристики: используется в промышленности и автомобилестроении, отличное управление скоростью, высокий / постоянный крутящий момент на низких скоростях.
  • Кумулятивные составные двигатели. Этот тип сочетает в себе аспекты как последовательного, так и закрытого типов, делая ток двигателя равным сумме как последовательных, так и шунтирующих токов поля. Характеристики: используется в промышленности и автомобилестроении, объединяет преимущества как серийных, так и параллельных двигателей.
  • Двигатели постоянного тока (постоянный магнит). Самый распространенный тип щеточных электродвигателей, электродвигатели с постоянным постоянным током, в которых для создания поля статора используются постоянные магниты. Характеристики: используется в коммерческом производстве игрушек и бытовой техники, дешевле в производстве, хороший крутящий момент на нижнем конце, ограниченный крутящий момент на верхнем конце.

Бесщеточный

Двигатели категории бесколлекторных не имеют коллектора и щеток. Вместо этого ротор представляет собой постоянный магнит, а катушки находятся на статоре. Вместо того, чтобы управлять магнитными полями на роторе, бесщеточные двигатели управляют магнитными полями статора, регулируя величину и направление тока в катушках. Одним из основных преимуществ бесщеточных двигателей является их эффективность, которая позволяет лучше контролировать и производить крутящий момент в более компактной сборке.

Двигатели переменного тока

Двигатели, относящиеся к классификации двигателей переменного тока, бывают синхронными или асинхронными, в первую очередь различаются скоростью ротора относительно скорости статора. Скорость ротора относительно статора в синхронном двигателе равна, но скорость ротора меньше, чем его синхронная скорость в асинхронном двигателе. Кроме того, синхронные двигатели имеют нулевое скольжение и требуют дополнительного источника питания, в то время как асинхронные или асинхронные двигатели имеют скольжение и не требуют вторичного источника питания.

Синхронный двигатель

Синхронный двигатель — это машина с двойным возбуждением, то есть он имеет два электрических входа. В обычном трехфазном синхронном двигателе один вход, обычно трехфазный переменный ток, питает обмотку статора, создавая трехфазный вращающийся магнитный поток. Питание ротора обычно осуществляется постоянным током, который возбуждает или запускает ротор. Как только поле ротора сцепляется с полем статора, двигатель становится синхронным.

Асинхронный (индукционный)

В отличие от синхронных двигателей, асинхронные двигатели позволяют запускать асинхронные двигатели, подавая мощность на статор без подачи питания на ротор.Асинхронные двигатели имеют конструкцию с возбуждением или с короткозамкнутым ротором. Вот некоторые примеры асинхронных асинхронных двигателей:

  • Индукционные двигатели с конденсаторным пуском. Это однофазный электродвигатель с сепаратором и двумя обмотками статора, запускаемый конденсатором. Их использование включает компрессоры и насосы в холодильниках и системах переменного тока с частым запуском и остановом.
  • Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Трехфазный источник питания создает магнитное поле в обмотке статора в этом двигателе, который включает в себя ротор с короткозамкнутым ротором, сделанный из листовой стали с высокой проводимостью.Это недорогие, низкие эксплуатационные расходы и высокоэффективные двигатели, используемые в центробежных насосах, промышленных приводах, больших нагнетателях и вентиляторах, станках, токарных станках и другом токарном оборудовании.
  • Двигатели с двойным короткозамкнутым ротором. Эти двигатели решают проблемы с низким пусковым моментом в двигателях с короткозамкнутым ротором. Их конструкция уравновешивает отношение реактивного сопротивления к сопротивлению между внешней и внутренней клеткой, увеличивая пусковой крутящий момент при сохранении общей эффективности.

Нажмите, чтобы развернуть

Идентификация электродвигателя

Выбор двигателя, наиболее подходящего для конкретного применения, зависит от четырех характеристик:

  • Мощность и скорость
  • Рама двигателя
  • Требования к напряжению
  • Корпуса и монтажные позиции

Металлическая табличка, прикрепленная к двигателю, содержит важную информацию, относящуюся к этим характеристикам, за исключением информации о корпусе.

Номинальная мощность и скорость электродвигателя

Как номинальная мощность, так и номинальная частота вращения (об / мин) должны соответствовать требованиям к нагрузке для установленного приложения. Двигатели бывают разных категорий мощности, в том числе: дробные двигатели (от 1/20 до 1 л.с.), встроенные двигатели (от 1 до 400 л.с.) и большие двигатели (от 100 до 50 000 л.с.). Номинальные значения частоты вращения включают 3600 об / мин (2 полюса), 1800 об / мин (4 полюса) и 1200 об / мин (6 полюсов).

Рама электродвигателя

Размер рамы двигателя не указывает на его рабочие характеристики, особенно на номинальную мощность в лошадиных силах.Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) разработала номера корпусов, соответствующие монтажным размерам, а их цифры относятся к их размеру «D» или расстоянию от центра вала до центра нижней части крепления. Как правило, двухзначные метки предназначены для дробных двигателей, но в них могут быть встроены двигатели большей мощности.

Требования к напряжению

Напряжение, частота и фаза — все это часть требований к напряжению. В большинстве случаев в Северной Америке и Европе трехфазные двигатели оснащены дисплеями с двойным напряжением, например 230/460.Стандартная рабочая частота для большинства электродвигателей составляет 60 Гц, хотя в Европе распространены двигатели с частотой 50 Гц. Это изменение в герцах указывает на то, что двигатель будет работать со скоростью 5/6 от нормальной скорости вращения. Фаза — это последний бит информации, включенный в требования к напряжению двигателя, указывающий тип требуемого источника питания, например трехфазный, однофазный и постоянный ток.

Корпуса и монтажные позиции

Информация о корпусе зависит от среды, в которой установлен двигатель.Есть две основные категории корпусов: открытые двигатели и закрытые двигатели.

Открытые двигатели

Применения для открытых двигателей включают помещения, которые являются относительно чистыми и сухими, что важно, поскольку открытые кожухи двигателя обеспечивают циркуляцию воздуха через обмотки.

Закрытые двигатели

Эти типы не допускают свободного воздухообмена между внешней и внутренней частью двигателя. Различия в герметичности корпуса и характеристиках охлаждения дополнительно различают двигатели закрытого типа, в том числе:

  • Полностью закрытый вентилятор с охлаждением (TEFC)
  • Полностью закрытые невентилируемые (TENV)
  • Полностью закрытый воздуховод (TEAO)
  • Полностью закрытая промывка (TEWD)
  • Взрывозащищенные корпуса (EXPL)
  • Опасная зона (HAZ)

Найдите электродвигатель, наиболее подходящий для вашего применения

Thomson Lamination Company — ведущий производитель штампованных компонентов для ламинирования двигателей, способный производить большие партии пластин ротора и статора из металлов с высокой проводимостью.

Ознакомьтесь с нашими возможностями по производству ламинации или свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о наших решениях для ламинирования с электродвигателем.

ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОМОТОРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ: ПУТЕШЕСТВИЕ ВО ВРЕМЯ

С момента зарождения технологий темпы инноваций продолжали ускоряться. Новые изобретения и технологии облегчают нашу жизнь, но удивительно то, что технологии часто приводят к новым новаторским идеям и открытиям, облегчая проектирование и создание даже более новых технологий.Этот постоянно ускоряющийся цикл инноваций продолжает видоизменять и обновлять мир, в котором мы живем, и это причина, по которой вы можете потягивать старомодный и наблюдать за Сайнфельдом, когда вы упакованы в металлическую трубу, мчащуюся по небу на высоте 30 000 футов над уровнем моря. Атлантический океан.

История технологии электродвигателей не стала исключением, следуя этой тенденции инноваций на протяжении последних 200 лет. Оглядываясь назад на изобретение первого электродвигателя в 1832 году, трудно представить, какое влияние электродвигатели уже оказали на нашу жизнь и другие технологии, и еще труднее представить себе следующие 200 лет инноваций.Пересказывая историю электродвигателя, мы станем свидетелями ускоряющегося цикла инноваций в реальных условиях и лучше поймем, что нас ждет в будущем.

Изобретение электродвигателя

Ганс Христиан Эрстед экспериментировал с электричеством в 1820 году, когда он заметил, что компас отклоняется, когда он подносит к нему наэлектризованный стержень. Он только что открыл электромагнетизм, и хотя, несомненно, он не осознавал влияния своего открытия, но он просто привел в движение мяч для инноваций в технологии электродвигателей.

Вскоре ученые всего мира начали искать применение электромагнетизма для выработки электроэнергии. Уильяму Стерджену, английскому физику, приписывают изобретение первого электродвигателя постоянного тока в 1832 году. Его конструкция была первым электродвигателем, способным приводить в движение механизмы, однако он все еще был сильно ограничен своей низкой выходной мощностью.

Несколькими годами позже в США Томас Дэвенпорт и его жена Эмили Дэвенпорт получили первый патент на электродвигатель постоянного тока в 1837 году.Их конструкция была частичной адаптацией первого двигателя Sturgeon. К сожалению, несмотря на годы экспериментов, конструкция двигателя Давенпорта по-прежнему страдала от тех же проблем с мощностью и эффективностью, с которыми сталкивалась оригинальная конструкция Sturgeon.

Запатентованный двигатель Томаса и Эмили Давенпорт

Тем не менее, самый впечатляющий ранний двигатель был построен русским по имени Мориц фон Якоби, чей электродвигатель установил мировой рекорд по механической мощности в 1834 году, включая двигатель Давенпорта.Якоби тоже не терял времени, внося свои усовершенствования, и только год спустя, в 1835 году, он продемонстрировал увеличенную мощность своей новой конструкции, переправив через реку 14 человек на лодке, приводимой в движение его мотором.

Первый практический двигатель постоянного тока

После первых демонстраций возможностей электродвигателей резко вырос интерес к технологии электродвигателей, вдохновив на создание сотен новых изобретений и открытий. И все же первое поколение электродвигателей прославили пресс-папье.Они были ужасно непрактичными, имели потери напряжения на обмотках, нестабильный ток питания и обычное искрение. В течение следующих 50 лет инженеры и физики работали над решением этих проблем путем оптимизации и изменения основных компонентов электродвигателя.

В период с 1835 по 1886 год в конструкцию ротора и якоря был внесен ряд усовершенствований, направленных на разработку первого «практичного» двигателя, при этом заметный вклад внесли итальянский физик Антонио Пачинотти и бельгийский инженер-электрик Зенобе Грамм.Однако только американскому изобретателю Фрэнку Джулиану Спрэгу приписывают изобретение первого «практичного» двигателя в 1886 году.

«Практический мотор» Фрэнка Джулиана Спрэга

Электродвигатель

Sprague устранил искрение, потерю напряжения на обмотках и мог выдавать мощность с постоянной скоростью, что сделало его первым «практичным» электродвигателем постоянного тока, позволяющим более широкое применение электродвигателей. Конструкции двигателей Sprague были практически надежными и довольно мощными, но эффективность этих конструкций оставляла желать лучшего.Спраг будет использовать свои двигатели для разработки первой системы электрических тележек в следующем году в Ричмонде, штат Вирджиния, в 1887 году.

Первые генераторы и электрификация

В Европе, развивая свои ранние открытия и открытия других, Зеноб Грамм в 1871 году разработал свою машину Грамма. Его машина могла преобразовывать механическую энергию в непрерывный ток электрической энергии. Представляя свое изобретение на Всемирной выставке 1873 года в Вене, Грамм случайно обнаружил обратимость электродвигателей, когда он соединил два устройства постоянного тока на расстоянии 2 км друг от друга, одно из которых функционировало как двигатель, а другое — как генератор.

Открытие обратимости электродвигателя постоянного тока доказало, что электродвигатели могут использоваться в качестве генераторов, преобразуя механическую работу в электрическую энергию, а также имея возможность возвращать неиспользованную энергию обратно к источнику, что способствовало развитию первых электрических сетей.

К 1920-м годам страны по всему миру начали разрабатывать электрические сети. Вскоре электричество начало проникать в повседневную жизнь: газовые фонари были заменены электрическими уличными фонарями, кондиционеры теперь охлаждали офисы и дома, а улицы крупных городов были заполнены системами электрических тележек.Электроэнергетика началась, и практичность электрических технологий ускорилась.

Передовая технология двигателей — воздушные зазоры, магниты и многое другое

В 1921 году для электродвигателей была представлена ​​революционная новая концепция дизайна, которая еще больше повысила их надежность и эффективность. Несмотря на то, что группа обслуживания двигателей в США была введена для предотвращения повреждений, вызванных трением между компонентами, было обнаружено, что небольшой воздушный зазор между ротором и статором также способствует прохождению электромагнитного потока в машинах постоянного тока, дополнительно повышая их эффективность.

PCB Stator BLDC Двигатель с воздушным зазором, маркировка

Износ щеточных двигателей постоянного тока будет оставаться проблемой даже после обнаружения воздушного зазора. В щеточных двигателях постоянного тока щетки должны контактировать с коммутаторами для передачи электрических сигналов; эрозия из-за этого постоянного трения приведет к их износу, иногда к перегреву при высоких нагрузках. Их надежность и проблемы с управлением температурой не позволили широко использовать щеточные электродвигатели постоянного тока в приложениях с большой мощностью, таких как HVAC и электромобили.

Все изменилось с изобретением бесщеточного коммутатора. Хотя бесщеточные двигатели с постоянными магнитами были открыты в 1962 году, они стали широко использоваться только в 1982 году, когда стали доступны редкоземельные металлы. С помощью постоянных магнитов бесщеточные двигатели постоянного тока могут быть более мощными и эффективными, чем любой щеточный двигатель, при этом обеспечивая превосходное качество движения.

Конечно, открытие бесщеточного двигателя постоянного тока не остановило инноваций, и в конце 80-х пара ученых Джерри Генко и Норман Смит запатентовали двигатель со статором на печатной плате.Их конструкция как электрически, так и механически соединяла статор с печатной платой, чтобы снизить производственные и материальные затраты, связанные с двигателями постоянного тока постоянного тока с постоянными магнитами.

Современные моторные технологии

Бесщеточные двигатели постоянного тока сегодня на световые годы опережают старые троллейные двигатели 19 века, но их конструкция далека от совершенства. Обычные двигатели BLDC, подобные тем, которые были разработаны в 80-х годах, являются наиболее популярными типами двигателей на рынке сегодня, и их популярность продолжает расти вместе со спросом на углеродно-нейтральные продукты и доступные системы кондиционирования воздуха.Потребность в решениях с еще более высокой выходной мощностью в меньшем корпусе, меньшим воздействием на окружающую среду и жизнеспособным процессом массового производства будет продолжать расти.

Создавая на основе 200-летних открытий, команда ECM пересмотрела идею Дженко и Смита, подойдя к ней с точки зрения 21 века. За счет встраивания протравленных медью проводников в многослойную печатную плату для формирования статора, который работает вместе с постоянными магнитами, запатентованная технология ECM устраняет необходимость в обмотке проводов и слоях железа, используемых в обычных двигателях и генераторах.

Запатентованная печатная плата статора и двигателя ЭСУД

Использование

ECM статора на печатной плате в конструкции постоянного магнита с постоянным магнитом позволяет им разрабатывать невероятно тонкие и легкие двигатели, которые используют до 80% меньше сырья. Кроме того, используя свой революционно новый дизайн, команда ECM создала программное обеспечение для проектирования, PrintStator, чтобы автоматически создавать уникальные конструкции статоров печатных плат и включать все запатентованные конструктивные особенности ECM. PrintStator оптимизирует геометрию и толщину меди в статорах печатных плат, чтобы создать машину с превосходной плотностью крутящего момента и энергоэффективностью.

Изображение запатентованной конструкции электродвигателя статора на печатной плате контроллера ЭСУД в разобранном виде

В 2015 году был запущен PrintStator, который использовался в качестве прототипа решения для среднего привода электрического велосипеда. На основе дискретных входов PrintStator автоматически сгенерировал уникальный дизайн статора печатной платы вместе со связанным файлом Gerber, указав подробные характеристики сборки, повсеместно используемые производителями печатных плат для печати проекта. К концу 2019 года компания ECM собрала 10 патентов, касающихся конструкции и программного обеспечения PCB Stator BLDC.PrintStator был использован для успешной интеграции платформы PCB Stator в электромобильность, HVACR, робототехнику, военную, морскую и медицинскую промышленность.

Конструкция двигателя статора PCB ECM

решает многие проблемы, с которыми сталкивались электродвигатели после их изобретения в 1832 году, значительно улучшая надежность, эффективность и удельную мощность двигателя, но также решая проблемы современных технологий, включая устойчивость, технологичность, размер и вес. Использование статоров на печатной плате в двигателях BLDC, безусловно, является следующим этапом эволюции технологии электродвигателей, но, как мы видим из прошлого, оно не будет последним.

________________
Приложение

[1] https://edisontechcenter.org/electricmotors.html#:~:text=History%20and%20Inventors%3A,motion%20devices%20 using%20electromagnetic%20fields. — Ранняя история электродвигателей и изобретатели
[2] https://shodhganga.inflibnet.ac.in/bitstream/10603/50968/4/chapter%201.pdf — Первые бесщеточные двигатели постоянного тока
[3] https: // patents.justia.com/inventor/robert-e-lordo (Патенты на двигатели BLDC) — Патенты на двигатели BLDC с постоянными магнитами
[4] https: // www.eti.kit.edu/english/1382.php (источник изображения и информации о первых двигателях Jacobi)
[5] http://www.bera.org/articles/sprague.html (изображение двигателя Sprague)
[6] https : //www.hemmings.com/stories/2020/01/31/why-thomas-and-emily-davenport-shouldnt-get-credit-for-inventing-the-electric-vehicle (изображение двигателя Давенпорта)

.