Что значит мотор переменного тока: Двигатели переменного тока, асинхронные двигатели

Электродвигатель переменного тока | Техника и человек

Электрические двигатели давно и прочно заняли лидирующие позиции среди силовых агрегатов различного типа оборудования. Их можно найти в автомобиле и в пылесосе, в сложнейших станках и в обычных детских игрушках. Они есть практически везде, хотя и отличаются между собой типом, строением и рабочими характеристиками.

Электродвигатели – это силовые агрегаты, способные превращать электрическую энергию в механическую. Различают два их основных вида: двигатели переменного и постоянного тока. Разница между ними, как понятно из названия, заключается в типе питающего тока. В данной статье речь пойдет о первом виде – электродвигателе переменного тока

Устройство и принцип работы

Основная движущая сила любого электрического двигателя – электромагнитная индукция. Электромагнитная индукция, если описать ее в двух словах – это появление силы тока в проводнике, помещенном в переменное магнитное поле. Источником переменного магнитного поля является неподвижный корпус двигателя с размещенными на нем обмотками – статор, подключенный к источнику переменного тока. В нем расположен подвижный элемент – ротор, в котором и возникает ток. По закону Ампера на заряженный проводник, помещенный в магнитное поле, начинает действовать электродвижущая сила – ЭДС, которая вращает вал ротора. Таким образом, электрическая энергия, которая подается на статор, превращается в механическую энергию ротора. К вращающемуся валу можно подключать различные механизмы, выполняющие полезную работу.

Электродвигатели переменного тока делятся на синхронные и асинхронные. Разница между ними в том, что в первых ротор и магнитное поле статора вращаются с одной скоростью, а во вторых ротор вращается медленнее, чем магнитное поле. Отличаются они и по устройству, и по принципу работы.

Асинхронный двигатель

Устройство асинхронного двигателя

На статоре асинхронного двигателя закреплены обмотки, создающие переменное вращающееся магнитное поле, концы которой выводятся на клеммную коробку. Поскольку при работе двигатель нагревается, на его валу устанавливается вентилятор системы охлаждения.

Ротор асинхронного двигателя выполнен с валом как одно целое. Он представляет собой металлические стержни, замкнутые между собой с двух сторон, из-за чего такой ротор еще именуется короткозамкнутым. Своим видом он напоминает клетку, поэтому его часто называют «беличьим колесом» Более медленное вращение ротора в сравнении с вращением магнитного поля – результат потери мощности при трении подшипников. Кстати, если бы не было этой разницы в скорости, ЭДС бы не возникала, а без нее не было бы и тока в роторе и самого вращения.

Магнитное поле вращается за счет постоянной смены полюсов. При этом соответственно меняется направление тока в обмотках. Скорость вращения вала асинхронного двигателя зависит от числа полюсов магнитного поля.

Синхронный двигатель

Устройство синхронного двигателя

Устройство синхронного электродвигателя немного отличается. Как понятно из названия, в этом двигателе ротор вращается с одной скоростью с магнитным полем. Он состоит из корпуса с закрепленными на нем обмотками и ротора или якоря, снабженного такими же обмотками. Концы обмоток выводятся и закрепляются на коллекторе. На коллектор или токосъемное кольцо подается напряжение посредством графитовых щеток. При этом концы обмоток размещены таким образом, что одновременно напряжение может подаваться только на одну пару.

В отличие от асинхронных на ротор синхронных двигателей напряжение подается щетками, заряжая его обмотки, а не индуцируется переменным магнитным полем. Направление тока в обмотках ротора меняется параллельно с изменением направления магнитного поля, поэтому выходной вал всегда вращается в одну сторону. Синхронные электродвигатели позволяют регулировать скорость вращения вала путем изменения значения напряжения. На практике для этого обычно используются реостаты.

Краткая история создания

Впервые возможность превратить электричество в механическую энергию открыл британский ученый М.Фарадей еще в 1821 году. Его опыт с проводом, помещенным в ванну с ртутью, оснащенной магнитом, показал, что при подключении провода к источнику электроэнергии он начинает вращаться. Этот нехитрый опыт наверняка многие помнят по школе, правда, ртуть там заменяется безопасным рассолом. Следующим шагом в изучении этого феномена было создание униполярного двигателя – колеса Барлоу. Никакого полезного применения он так и не нашел, зато наглядно демонстрировал поведение заряженного проводника в магнитном поле.

На заре истории электродвигателей ученые пытались создать модель с сердечником, двигающимся в магнитном поле не по кругу, а возвратно-поступательно. Такой вариант был предложен, как альтернатива поршневым двигателям. Электродвигатель в привычном для нас виде впервые был создан в 1834 году русским ученым Б.С. Якоби. Именно он предложил идею использования вращающегося в магнитном поле якоря, и даже создал первый рабочий образец.

Первый асинхронный двигатель, в основе работы которого заложено вращающееся магнитное поле, появился в 1870 году. Авторами эффекта вращающегося магнитного поля независимо друг от друга стали два ученых: Г.Феррарис и Н. Тесла. Последнему принадлежит также идея создания бесколлекторного электродвигателя. По его чертежам были построены несколько электростанций с применением двухфазных двигателей переменного тока. Следующей более удачной разработкой оказался трехфазный двигатель, предложенный М.О. Доливо-Добровольским. Его первая действующая модель была запущена в 1888 году, после чего последовал ряд более совершенных двигателей. Этот русский ученый не только описал принцип действия трехфазного электродвигателя, но и изучал различные типы соединений фаз (треугольник и звезда), возможность использование разных напряжений тока. Именно он изобрел пусковые реостаты, трехфазные трансформаторы, разработал схемы подключения двигателей и генераторов.

Особенности электродвигателя переменного тока, его достоинства и недостатки

На сегодня электродвигатели являются одними из самых распространенных видов силовых установок, и тому есть немало причин. У них высокий КПД порядка 90%, а иногда и выше, довольно низкая себестоимость и простая конструкция, они не выделяют вредных веществ в процессе эксплуатации, дают возможность плавно менять скорость во время работы без использования дополнительных механизмов типа коробки передач, надежны и долговечны.

Среди недостатков всех типов электромоторов — отсутствие высокоемкостного аккумулятора электроэнергии для автономной работы.

Основное отличие электродвигателя переменного тока от его ближайшего родственника – электродвигателя постоянного тока – заключается в том, что первый питается переменным током. Если сравнивать их функциональные возможности, первый менее мощный, у него сложно регулировать скорость в широком диапазоне, он имеет меньший КПД.

Если же сравнивать асинхронный и синхронный электродвигатель переменного тока, то первый имеет более простую конструкцию и лишен «слабого звена» — графитовых щеток. Именно они обычно первыми выходят из строя при поломке синхронных двигателей. Вместе с тем, у него сложно получить и регулировать постоянную скорость, которая зависит от нагрузки. Синхронные двигатели позволяют регулировать скорость вращения с помощью реостатов.

Сфера применения

Электродвигатели переменного тока широко используются практически во всех сферах. Ими оснащаются электростанции, их используют в автомобиле- и машиностроении, есть они и в домашней бытовой технике. Простота их конструкции, надежность, долговечность и высокий показатель КПД делает их практически универсальными.

Асинхронные двигатели нашли применение в приводных системах различных станков, машин, центрифуг, вентиляторов, компрессоров, а также бытовых приборов. Трехфазные асинхронные двигатели являются наиболее распространенными и востребованными. Синхронные двигатели используются не только в качестве силовых агрегатов, но и генераторов, а также для привода крупных установок, где важно контролировать скорость.

Схема подключения электродвигателя к сети

Электродвигатели переменного тока бывают трех и однофазные.
Асинхронные однофазные двигатели имеют на корпусе 2 вывода и подключить их к сети не составляет трудности. Т.к. вся бытовая электрическая сеть в основном однофазная 220В и имеет 2 провода — фаза и ноль. С синхронными все намного интереснее, их тоже можно подключить с помощью 2 проводов, достаточно обмотки ротора и статора соединить.  Но соединять их нужно так, чтобы обмотки однополюсного намагничивания ротора и статора располагались напротив друг друга.
Сложности представляют двигатели для 3ех фазной сети. Ну во-первых у таких двигателей в основном в клеммной коробке 6 выводов и это означает что обмотки двигателя нужно подключать самому, а во-вторых их обмотки можно подключать разными способами — по типу «звезда» и «треугольник». Ниже приведен рисунок соединения клем в клеммной коробке, в зависимости от типа соединения обмоток.

Подключение одного и того же электродвигателя разным способом в одну и туже электрическую сеть приведет к потреблению разной мощности. При этом не правильное подключение электродвигателя, может привести к расплавлению обмоток статора.

Обычно асинхронные двигатели предназначены для включения в трехфазную сеть на два разных напряжения, отличающиеся в  раз.  Например, двигатель рассчитан для включения в сеть на напряжения 380/660 В. Если в сети линейное напряжение 660 В, то обмотку статора следует соединить звездой, а если 380 В, то треугольником. В обоих случаях напряжение на обмотке каждой фазы будет 380 В. Выводы обмоток фаз располагают на панели таким образом, чтобы соединения обмоток фаз было удобно выполнять посредством перемычек, без перекрещивания последних. В некоторых двигателях небольшой мощности в коробке выводов имеется лишь три зажима. В этом случае двигатель может быть включен в сеть на одно напряжение (соединение обмотки статора такого двигателя звездой или треугольником выполнено внутри двигателя).

Принципиальная схема включения в трехфазную сеть асинхронного двигателя с фазным ротором показана на рисунке. Обмотка ротора этого двигате­ля соединена с пусковым реостатом ЯР, создающим в цепи рото­ра добавочное сопротивление Rдобав.

Электродвигатель переменного тока | это… Что такое Электродвигатель переменного тока?

ТолкованиеПеревод

Электродвигатель переменного тока

Электродвигатели разной мощности (750 Вт, 25 Вт, к CD-плееру, к игрушке, к дисководу)

Электрический двигатель — это, электрическая машина, в которой электрическая энергия преобразуется в механическую, побочным эффектом является выделение тепла.

Классификация электродвигателей

• Двигатель постоянного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляется постоянным током;
  • Коллекторные двигатели постоянного тока. Разновидности:
    • С возбуждением постоянными магнитами;
    • С параллельным соединением обмоток возбуждения и якоря;
    • С последовательным соединением обмоток возбуждения и якоря;
    • Со смешанным соединением обмоток возбуждения и якоря;
  • Бесколлекторные двигатели постоянного тока (вентильные двигатели) с электронным переключателем тока;

Вращающееся магнитное поле

• Двигатель переменного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляется переменным током, имеет две разновидности:
  • Синхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, ротор которого вращается синхронно с магнитным полем питающего напряжения;
  • Асинхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, в котором частота вращения ротора отличается от частоты вращающего магнитного поля, создаваемого питающим напряжением.

• Однофазные — запускаются вручную, или имеют пусковую обмотку, или имеют фазосдвигающую цепь
• Двухфазные — в том числе конденсаторные.
• Трёхфазные
• Многофазные

• Шаговые двигатели — Электродвигатели, которые имеют конечное число положений ротора. Заданное положение ротора фиксируется подачей питания на соответствующие обмотки. Переход в другое положение осуществляется путём снятия напряжения питания с одних обмоток и передачи его на другие.

• Вентильные двигатели — Электродвигатели, выполненные в виде замкнутой системы с использованием датчика положения ротора (ДПР), системы управления (преобразователя координат) и силового полупроводникового преобразователя (инвертора).

• Универсальный коллекторный двигатель (УКД) — коллекторный электродвигатель, который может работать и на постоянном токе и на переменном токе.

Из-за связи с низкой частотой сети (50 Герц) асинхронные и синхронные двигатели имеют больший вес и размеры, чем коллекторный двигатель постоянного тока и универсальный коллекторный двигатель той же мощности. При применении выпрямителя и инвертора с частотой значительно большей 50 Гц вес и размеры асинхронных и синхронных двигателей приближаются к весу и размерам коллекторного двигателя постоянного тока и универсального коллекторного двигателя той же мощности.

Синхронный двигатель с датчиком положения ротора и инвертором является электронным аналогом коллекторного двигателя постоянного тока.

История.

Принцип преобразования электрической энергии в механическую энергию электромагнитным полем был продемонстрирован британским учёным Майклом Фарадеем в 1821 и состоял из свободно висящего провода, окунающегося в пул ртути. Постоянный магнит был установлен в середине пула ртути. Когда через провод пропускался ток, провод вращался вокруг магнита, показывая, что ток вызывал циклическое магнитное поле вокруг провода. Этот двигатель часто демонстрируется в школьных классах физики, вместо токсичной ртути используют рассол. Это — самый простой вид из класса электрических двигателей. Последующим усовершенствованием является Колесо Барлова. Оно было демонстрационным устройством, непригодным в практических применениях из-за ограниченной мощности.

Ссылки

Wikimedia Foundation.
2010.

Игры ⚽ Нужно решить контрольную?

• Электродвигатель, завод
• Электрогитарист

Полезное

Что такое двигатель переменного тока и как он работает?

Большинство приборов, оборудования и инструментов, которыми мы ежедневно пользуемся, приводятся в действие двигателем переменного тока. Все, что можно подключить, скорее всего, будет питаться от двигателя переменного тока. Вот почему двигатели переменного тока можно назвать сердцем многих машин, которые мы используем каждый день. Это источник питания для различных применений благодаря своей гибкости, эффективности и бесшумной работе.

Двигатель переменного тока

Двигатель переменного тока представляет собой тип электродвигателя, в котором используется явление электромагнитной индукции. Переменный ток приводит в движение этот электродвигатель. Это тип электрического тока, который периодически меняет направление и непрерывно меняет свою величину со временем.

Этот ток отличается от постоянного тока, который течет только в одном направлении. Двигатель переменного тока может предложить сравнительно эффективный метод производства механической энергии из простого электрического входного сигнала.

Двигатель переменного тока обычно состоит из двух основных частей: статора и ротора. Статор остается снаружи, что является неподвижной частью двигателя. Он имеет катушки и питается переменным током для создания вращающегося магнитного поля.

Ротор остается внутри, это вращающаяся часть двигателя. Он создает второе вращающееся магнитное поле, будучи прикрепленным к выходному валу. Постоянные магниты, магнитное сопротивление или электрическая обмотка могут создавать магнитное поле ротора.

Как работает двигатель переменного тока?

Чтобы понять, как именно работает двигатель переменного тока, нам нужно знать его основные характеристики. Двигатель переменного тока отличается от многих других типов двигателей, особенно двигателей постоянного тока. Но основной причиной этого является тот факт, что он работает исключительно на переменном токе.

Переменный ток или заряд – это ток, направление потока которого по цепи через равные промежутки времени меняется на противоположное. Это также означает, что напряжение в цепи переменного тока периодически изменяется, тогда как в цепи постоянного тока остается относительно постоянным.

Теперь двигатель переменного тока использует устройство, называемое генератором переменного тока, для создания переменного направления заряда. Это специализированный тип электрического генератора. Когда электричество проходит через вращающийся вал, в этом генераторе обычно создается ротор, электромагнитное поле или ЭДС.

Тем временем статор вращается вокруг себя или в наборе статических проволочных катушек. Когда ротор вращается относительно статора, результирующая ЭДС меняет направление или полярность в заданных точках относительно статора.

Это происходит потому, что заряженный ротор вращается вокруг неподвижной оси. В результате переключения полярности периодическое изменение направления тока в двигателе переменного тока происходит через регулярные и предсказуемые промежутки времени. Все это можно сравнить с поршнем или лопастью, которая перемещает воду по системе воздуховодов.

Когда поршень перемещает воду внутрь и наружу с постоянной скоростью, он по очереди толкает воду вперед и назад по каналу.

Заключение

Несмотря на то, что двигатель переменного тока имеет простую конструкцию, похожую на магнитный привод – статор с медной обмоткой и роторный механизм. Но двигатель переменного тока — это недорогой и высокоэффективный механизм, используемый во многих приложениях. Везде, где используются электроприборы, двигатели переменного тока применяются в тяжелых промышленных и бытовых условиях, независимо от их типов и категорий.

Читайте также

В чем разница между двигателями переменного тока и двигателями постоянного тока?

В чем разница между двигателями переменного тока и двигателями постоянного тока?

Существует много различий между двигателями переменного и постоянного тока. Наиболее очевидным отличием является тип тока, который каждый двигатель превращает в энергию: переменный ток в случае двигателей переменного тока и постоянный ток в случае двигателей постоянного тока. Двигатели переменного тока известны своей повышенной выходной мощностью и эффективностью, в то время как двигатели постоянного тока ценятся за контроль скорости и диапазон мощности. Двигатели переменного тока доступны в однофазной или трехфазной конфигурации, а двигатели постоянного тока всегда однофазные.

Подробнее о двигателях переменного тока

В двигателе переменного тока энергия поступает от магнитных полей, создаваемых катушками, намотанными на выходной вал. Двигатели переменного тока состоят из нескольких частей, включая статор и ротор. Двигатели переменного тока эффективны, долговечны, бесшумны и универсальны, что делает их жизнеспособным решением для многих нужд производства электроэнергии.

Два типа двигателей переменного тока включают:

• Синхронный: Синхронный двигатель вращается с той же скоростью, что и частота питающего тока, что и дало название двигателю. Синхронные двигатели состоят из статора и ротора. Синхронные двигатели используются в самых разных областях.
• Асинхронный: Асинхронные двигатели — это самые простые и надежные электродвигатели. Эти электродвигатели переменного тока состоят из двух электрических узлов: обмотки статора и узла ротора. Электрический ток, необходимый для вращения ротора, создается электромагнитной индукцией, создаваемой обмоткой статора. Асинхронные двигатели являются одними из наиболее часто используемых типов двигателей в мире.

Двигатели переменного тока используются в ряде приложений, включая насосы для пищевых продуктов, водонагреватели, оборудование для газонов и сада и многое другое.

Подробнее о двигателях постоянного тока

Энергия, используемая двигателем постоянного тока, поступает от батарей или другого источника энергии, обеспечивающего постоянное напряжение. Двигатели постоянного тока состоят из нескольких частей, наиболее заметными из которых являются подшипники, валы и редуктор или шестерни. Двигатели постоянного тока обеспечивают лучшее изменение скорости и контроль, а также создают больший крутящий момент, чем двигатели переменного тока.

Два типа двигателей постоянного тока включают:

• Коллекторные: Коллекторные двигатели, один из старейших типов двигателей, представляют собой электродвигатели с внутренней коммутацией, работающие от постоянного тока. Коллекторные двигатели состоят из ротора, щеток, оси. Заряд и полярность щеток определяют направление и скорость двигателя.
• Бесколлекторный: В последние годы бесколлекторные двигатели приобрели популярность во многих областях, в основном благодаря их эффективности. Бесщеточные двигатели сконструированы так же, как и щеточные, за исключением, конечно, щеток. Бесщеточные двигатели также включают в себя специальные схемы для управления скоростью и направлением. В бесщеточных двигателях вокруг ротора установлены магниты, что повышает эффективность.

Двигатели постоянного тока используются в самых разных устройствах, включая электрические инвалидные коляски, ручные опрыскиватели и насосы, кофемашины, внедорожное оборудование и многое другое.