У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
Лекция № 8. Электрические двигатели
Электрический двигатель — электрическая машина
(электромеханический преобразователь), в которой электрическая
энергия преобразуется в механическую, побочным эффектом
является выделение тепла.
Электродвигатели
Переменного тока
Синхронные
Асинхронные
Постоянного тока
Коллекторные
Бесколлекторные
Универсальные
(могут питаться
обоими видами
тока)
5.
В основу работы любой электрической машины положен
принцип электромагнитной индукции.
Электрическая машина состоит из:
• неподвижной части — статора (для асинхронных и синхронных
машин переменного тока) или индуктора (для машин
постоянного тока)
• подвижной части — ротора (для асинхронных и синхронных
машин переменного тока) или якоря (для машин постоянного
тока).
6.
Обычно ротор – это расположение магнитов в форме цилиндра,
часто образованного катушками тонкой медной проволоки.
Цилиндр имеет центральную ось и называется “ротором” потому,
что ось позволяет ему вращаться, если мотор построен
правильно. Когда через катушки ротора пропускается
электрический ток, весь ротор намагничивается. Именно так
можно создать электромагнит.
7.
8.2 Электродвигатели переменного тока
8.
По принципу работы двигатели переменного тока разделяются
на синхронные и асинхронные двигатели.
Синхронный электродвигатель — электродвигатель
переменного тока, ротор которого вращается синхронно
с магнитным полем питающего напряжения. Данные двигатели
обычно используются при больших мощностях (от сотен киловатт
и выше).
Асинхронный электродвигатель— электродвигатель
переменного тока, в котором частота вращения ротора отличается
от частоты вращающего магнитного поля, создаваемого питающим
напряжением. Эти двигатели наиболее распространены в
настоящее время.
9.
Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя
При включении в сеть в статоре возникает круговое вращающееся
магнитное поле, которое пронизывает короткозамкнутую обмотку
ротора и наводит в ней ток индукции. Отсюда, следуя закону
Ампера, ротор приходит во вращение. Частота вращения ротора
зависит от частоты питающего напряжения и от числа пар
магнитных полюсов. Разность между частотой вращения
магнитного поля статора и частотой вращения ротора
характеризуется скольжением. Двигатель называется асинхронным,
так как частота вращения магнитного поля статора не совпадает с
частотой вращения ротора. Синхронный двигатель имеет отличие в
конструкции ротора. Ротор выполняется либо постоянным
магнитом, либо электромагнитом, либо имеет в себе часть беличьей
клетки (для запуска) и постоянные или электромагниты. В
синхронном двигателе частота вращения магнитного поля статора и
частота вращения ротора совпадают. Для запуска используют
вспомогательные асинхронные электродвигатели, либо ротор с
короткозамкнутой обмоткой.
10.
Трёхфазный асинхронный двигатель
11.
Для расчета характеристик асинхронного двигателя и
исследования различных режимов его работы удобно использовать
схемы замещения.
При этом реальная асинхронная машина с электромагнитными
связями между обмотками заменяется относительно простой
электрической цепью, что позволяет существенно упростить
расчет характеристик.
С учетом того, что основные уравнения асинхронного двигателя
аналогичны таким же уравнениям трансформатора ,
схема замещения двигателя такая же, как и у трансформатора.
T-образная схема замещения асинхронного двигателя
12.
При расчете характеристик асинхронного двигателя с
использованием схемы замещения ее параметры должны быть
известны. Т-образная схема полностью отражает физические
процессы, происходящие в двигателе, но сложна при расчете
токов. Поэтому большое практическое применение для анализа
режимов работы асинхронных машин находит другая схема
замещения, в которой намагничивающая ветвь подключена
непосредственно на входе схемы, куда подводится напряжение U1.
Данная схема называется Г-образной схемой замещения.
13.
Г-образная схема
замещения асинхронного
двигателя (а) и ее
упрощенный вариант (б)
14.
У разных механизмов в качестве электропривода служит
асинхронный двигатель, который прост и надежен. Эти двигатели
несложны в изготовлении и дешевы по сравнению с другими
электрическими двигателями. Они широко применяются как в
промышленности, в сельском хозяйстве, так и в строительстве.
Асинхронные двигатели используются в электроприводах
различной строительной техники, в подъемных странах.
Способность работы такого двигателя в режиме повторнократковременного, дает возможность его использования в
строительных кранах. Во время отключения от сети двигатель не
охлаждается и во время работы не успевает нагреться.
15.
8.3. Электродвигатели
постоянного тока
16.
Коллекторный электродвигатель
Самые маленькие двигатели данного типа (единицы ватт)
применяются, в основном, в детских игрушках (рабочее
напряжение 3–9 вольт). Более мощные двигатели (десятки ватт)
применяются в современных автомобилях (рабочее напряжение
12 вольт): привод вентиляторов систем охлаждения и
вентиляции, дворников.
17.
Коллекторные двигатели могут преобразовывать, как
электрическую энергию в механическую, так и наоборот. Из этого
следует, что он может работать, как двигатель и как генератор.
Рассмотрим принцип действия на электродвигателе.
Из законов физики известно, что, если через проводник,
находящийся в магнитном поле пропустить ток, то на него начнет
действовать сила.
Причем, по правилу правой руки. Магнитное поле направлено от
северного полюса N к южному S, если ладонь руки направить в
сторону северного полюса, а четыре пальца по направлению тока
в проводнике, то большой палец укажет направление
действующей силы на проводник. Вот основа работы
коллекторного двигателя.
18.
Но как мы знаем маленькие правила и создают нужные вещи. На
этой основе была создана рамка вращающаяся в магнитном поле.
Для наглядности рамка показана в один виток. Как и в прошлом
примере, в магнитном поле помещены два проводника, только ток в
этих проводниках направлен в противоположные стороны,
следовательно и силы то же. В сумме эти силы дают крутящий
момент. Но это еще теория.
19.
На следующем этапе был создан простой коллекторный двигатель.
Отличается он от рамки наличием коллектора. Он обеспечивает
одинаковое направление тока над северным и южным полюсами.
Недостаток данного двигателя в неравномерности вращения и
невозможности работать на переменном напряжении.
Следующим этапом неравномерность хода устранили путем
размещения на якоре еще нескольких рамок (катушек), а от
постоянного напряжения отошли заменой постоянных магнитов
на катушки, намотанные на полюс статора. При протекании
переменного тока через катушки изменяется направление тока, как
в обмотках статора, так и якоря, следовательно, крутящий момент,
как при постоянном, так и при переменном напряжении будет
направлен в одну и ту же сторону, что и требовалось доказать.
20.
Устройство коллекторного электродвигателя
21.
Устройство коллекторного электродвигателя
22.
Бесколлекторный электродвигатель
Бесколлекторные двигатели постоянного тока называют так же
вентильными. Конструктивно бесколлекторный двигатель состоит
из ротора с постоянными магнитами и статора с обмотками. В
коллекторном двигателе наоборот, обмотки находятся на роторе.
Электрические двигатели (8 класс)
Принцип работы электродвигателя
1. Согласно закону Ампера на проводник
с током I в магнитном поле будет
действовать сила F.
2. Если проводник с током I согнуть в
рамку и поместить в магнитное поле, то
две стороны рамки, находящиеся под
прямым углом к магнитному полю, будут
испытывать противоположно
направленные силы F
5.
Принцип работы электродвигателя
3. Силы, действующие на рамку,
создают крутящий момент или момент
силы, вращающий ее.
4. Производимые электродвигатели имеют
несколько витков на якоре, чтобы
обеспечить больший постоянный момент.
5. Магнитное поле может создаваться как
магнитами, так и электромагнитами.
По закону электромагнитной
индукции ток протекающий в рамки будет
индуцировать ток в обмотки
электромагнита, который в свою очередь
будет создавать магнитное поле.
6.
Принцип работы
электродвигателей
В основе работы электродвигателей лежит
процесс электромагнитной индукции,
которая возникает при движении
проводящей среды в магнитном поле.
7.
Типы электродвигателей
Магнитоэлектрические двигатели, по типу
потребляемой энергии подразделяется на
две группы —
1.
двигатели постоянного тока
2. двигатели переменного тока
8.
Электродвигатели
Само коммутируемые
Коллекторные
Бесколлекторные
Постоян
ного тока
Синхронные
Асинхронные
Вентильные
Переменного тока
Универсальные
С постоянными
магнитами
Внешне коммутируемые
9.
Электрический ток
10.
Двигатели постоянного тока
Двигатель постоянного тока —
электрический двигатель, питание
которого осуществляется постоянным
током.
По наличию щёточно-коллекторного узла,
они подразделяется на:
1. коллекторные двигатели;
2. бесколлекторные двигатели.
11.
Электродвигатели
Постоянного тока
Коллектор
ные
Бесколлек
торные
Переменного тока
12.
Устройство коллекторных
двигателей
индуктор (неподвижный статор),
2. якорь (подвижный ротор),
3. коллектор (щеточно-коллекторный узел
выполняет функцию датчика положения
ротора и переключателя тока в обмотках).
1.
13.
Использование коллекторных
электродвигателей
Коллекторные электродвигатели используют в
бытовых приборах, для которых необходима
высокая частота вращения рабочих органов и
широкий диапазон регулировки скорости:
(пылесосы, полотеры, миксеры, смесители,
кофемолки, щетки для чистки одежды и
обуви).
Имеют частоту вращения более 3000 оборотов в минуту.
14.
Виды коллекторных двигателей
Универсальный электродвигатель
Может работать на переменном и постоянном токе.
Широко используется в ручном электроинструменте и в
некоторых бытовых приборах (в пылесосах, стиральных
машинах и др.). В США и Европе использовался как
тяговый электродвигатель. Получил большое
распространение благодаря небольшим размерам,
относительно низкой цены и легкости управления.
15.
Виды коллекторных двигателей
Коллекторный электродвигатель
постоянного тока
• Электрическая машина, преобразующая
электрическую энергию постоянного тока в
механическую.
Преимуществами электродвигателя постоянного тока
являются: высокий пусковой момент, быстродействие,
возможность плавного управления частотой вращения,
простота устройства и управления.
Недостатком двигателя является необходимость
обслуживания коллекторно-щеточных узлов и
ограниченный срок службы из-за износа коллектора.
16.
17.
Особенности коллекторных
двигателей
1. возможность регулирования частоты вращения в
широком диапазоне,
2. линейность механической и, в большинстве
случаев, регулировочной характеристики,
3. большой пусковой момент, высокое быстродействие,
4. малая масса и объем на единицу полезной
мощности и более высокий КПД по сравнению с
двигателями переменного тока той же мощности.
5. Требуется периодически заменять щётки коллектора.
6. Ограниченный срок службы из-за износа коллектора
18.
Изменение скорости вращения
якоря ДПТ
Изменяя реостатом величину тока в
цепи обмотки возбуждения, мы тем
самым изменяем число оборотов
двигателя.
2. Менять число оборотов двигателя
можно изменяя напряжение на его
зажимах
1.
19.
Бесколлекторные двигатели
постоянного тока
( вентильные двигатели )
20.
Бесколлекторные двигатели
В отличие от обычного электродвигателя, у
бесколлекторного двигателя подвижной
частью является статор с постоянными
магнитами, а неподвижной частью — ротор с
обмотками трех фаз.
21.
Бесколлекторные двигатели постоянного тока
( вентильные двигатели )
— Электродвигатели, выполненные в виде
замкнутой системы с использованием датчика
положения ротора (ДПР), системы управления
(преобразователя координат) и силового
полупроводникового преобразователя
(инвертора)
22.
Применение бесколлекторных
двигателей постоянного тока
Благодаря высокой надёжности и хорошей управляемости,
вентильные двигатели применяются:
в компьютерных вентиляторах и CD/DVD-приводах,
в роботах и космических ракет,
в авиационной технике,
в автомобильном машиностроении
в биомедицинской аппаратуре,
в бытовой технике
в системах регулирования скорости с большим диапазоном и
высоким темпом пусков, остановок и реверса;
23.
Принцип работы
У бесколлекторного двигателя подвижной
частью является статор с постоянными
магнитами, а неподвижной частью — ротор с
обмотками трех фаз.
Для того, чтобы заставить вращаться такую систему,
необходимо осуществлять в определенном порядке смену
направления магнитного поля в обмотках ротора — тогда
постоянные магниты статора будут взаимодействовать с
магнитными полями ротора и подвижный статор прийдет
в движение.
24.
Принцип работы бесколлекторных
двигателей постоянного тока.
Движение статора основано на свойстве магнитов с
одноименными полюсами отталкиваться, а с
противоположными — притягиваться.
25.
Достоинства бесколлекторных
двигателей П.Т.
Широкий диапазон изменения частоты вращения
Бесконтактность и отсутствие узлов, требующих частого
обслуживания (коллектора)
Возможность использования во взрывоопасной и
агрессивной среде
Высокие энергетические показатели (КПД выше 90 %)
Большой срок службы и высокая надёжность за счёт
отсутствия скользящих электрических контактов.
26.
Недостатки БДПТ
Высокая стоимость двигателя, обусловленная
частым использованием дорогостоящих
постоянных магнитов в конструкции ротора.
Относительно сложная структура двигателя и
управление им.
27.
Электродвигатели
переменного тока
28.
Электродвигатели переменного
тока
— электрические машины, преобразующие
электрическую энергию в механическую,
являются наиболее совершенным и
распространенным видом привода машин
и механизмов.
29.
Двигатели переменного тока
Двигатель переменного тока —
электрический двигатель, питание
которого осуществляется переменным
током.
По принципу работы двигатели переменного тока
разделяются на
1. Синхронные
2. Асинхронные
30.
Устройство синхронных
электродвигателей
Синхронные электродвигатели состоят из
многофазной обмотки статора –
(неподвижной части) и ротора (подвижной
части).
Обмотка статора подключается к источнику
переменного тока, а обмотка ротора (в большинстве
случаев) — к источнику постоянного тока.
31.
Принцип работы синхронных
электродвигателей
Ротор вращается синхронно с магнитным
полем питающего напряжения статора.
При взаимодействии электромагнитных полей ротора и
статора возникает крутящий момент, под действием
которого ротор приходит в движение, синхронное с
вектором напряженности магнитного поля статора.
32.
Параметры работы
Электродвигатели переменного тока имеют
номинальный режим работы, который
соответствует продолжительному режиму,
кратковременному, повторно-кратковременному
или перемежающимися режиму работы. Также
электродвигатели имеют наибольшие параметры.
33.
Область применения.
Электродвигатели переменного тока используются
при больших мощностях (от сотен киловатт и
выше) в крупных установках, таких, как привод
поршневых компрессоров, воздуховодов,
гидравлических мощных насосов,
характеризуемых большой продолжительностью
работы.
34.
35.
Асинхронный электродвигатель
Асинхро́нная маши́на —
электрическая машина переменного
тока, частота вращения ротора
которой не равна частоте
вращения магнитного поля,
создаваемого током обмотки статора.
36.
Принцип работы.
На обмотку статора подаётся переменное напряжение, под
действием которого по этим обмоткам протекает ток и
создаёт вращающееся магнитное поле.
Магнитное поле воздействует на обмотку ротора и по
закону электромагнитной индукции наводит в ней ЭДС.
В обмотке ротора под действием наводимой ЭДС
возникает ток.
Ток в обмотке ротора создаёт собственное магнитное поле,
которое вступает во взаимодействие с вращающимся
магнитным полем статора. В результате создаётся
вращающий электромагнитный момент, заставляющий
ротор вращаться.
37.
Характеристика асинхронных
электродвигателей.
Достоинства:
Лёгкость в изготовлении.
Отсутствие электрического контакта ротора
со статической частью машины.
Недостатки:
Небольшой пусковой момент.
Значительный пусковой ток.
38.
Применение асинхронных
электродвигателей
Благодаря простоте конструкции, отсутствию
подвижных контактов, высокой
ремонтопригодности, невысокой цене по
сравнению с другими электрическими
двигателями применяются практически во
всех отраслях промышленности и сельского
хозяйства (для привода вентиляционного
оборудования, насосов, компрессорных
установок, станков, эскалаторов и т.п.).
39.
Применение
Электрические двигатели находят
широкое применение благодаря таким
своим положительным качествам, как
высокая экономичность, постоянная
готовность к работе, удобство управления,
а также благодаря отсутствию при их
эксплуатации загрязняющих
окружающую среду выбросов.
40.
Условия выбора
электродвигателя
При изготовлении и выборе электродвигателей
большое значение имеют условия их эксплуатации
и климатические условия, в зависимости от
которых используются разные виды
электродвигателей, имеющие конструкционные
особенности, делающие их пригодными для
эксплуатации в различных условиях.
При выборе электродвигателя необходимо учитывать
коэффициент их полезного действия, а также
нужно учитывать потери электрической энергии в
проводниках, питающих электродвигатель.
41.
Тест: «Электродвигатели»
1. Что относится к источнику электроэнергии?
a) Аккумуляторная батарея
c) Вода
b) Ветер
d) Электродвигатель
2. Что входит в устройство бесколлекторного электродвигателя?
a) Ротор, статор, коллектор, щётки.
b) Ротор, статор, контроллер.
c) Ротор, статор, коллектор.
3. В коллекторных электродвигателях постоянного тока:
a) Статор подвижный
с) Статор и ротор не подвижны
b) Ротор подвижный
d) Статор и ротор подвижны
4. Какие двигатели используются в металлорежущих станках?
a) Асинхронные электродвигатели переменного тока.
b) Коллекторные электродвигатели постоянного тока.
c) Синхронные электродвигатели переменного тока.
d) Двигатели внутреннего сгорания.
42.
5. Какие двигатели используют в миксерах, кофемолках, блендерах?
a) Синхронные электродвигатели переменного тока.
b) Асинхронные электродвигатели переменного тока.
c) Коллекторные электродвигатели постоянного тока.
6. Как можно изменить частоту оборотов электродвигателя?
a) Изменяя напряжение на его зажимах.
b) Изменяя силу тока в электрической цепи
c) Эта величина для каждого двигателя постоянна.
7. Главное достоинство электродвигателей постоянного тока?
a) Широкий диапазон регулировки скорости двигателя
b) Долговечность
c) Неприхотливость в обслуживании.
8. Недостатки асинхронных электродвигателей переменного тока?
a) Большие размеры
b) Значительный пусковой ток.
c) Неэкономичны
43.
9. В каких электродвигателях электрический ток подаётся только на обмотки
статора?
a) Коллекторный
c) Синхронный
b) Бесколлекторный
d) Асинхронный
10. Якорь коллекторного электродвигателя, подключенный к батарейке,
вращается по часовой стрелке. Как изменить направление его вращения?
a) Поменять полярность подключения батарейки.
b) Взять батарейку с меньшим выходным напряжением.
c) Дополнительно включить в цепь электрическую лампочку.
d) Взять батарейку с большим выходным напряжением.
11. Какой электродвигатель обладает наибольшим КПД?
a) Коллекторный
c) Синхронный
b) Бесколлекторный
d) Асинхронный
12.Какой электродвигатель является самым распространённым по
применению?
a) Коллекторный
c) Синхронный
b) Бесколлекторный
d) Асинхронный
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад