Принцип работы электродвигателя
Процесс трансформирования электрической энергии в механическую, обеспечивает электромагнит. Механическая сила, действующая на электрические частицы внутри поля электромагнита, стремится нарушить вектор и положение в пространстве. Плоскость, в которой происходит движение, расположена под углом в 90% относительно силовым линиям электромагнита. Когда электрический заряд протекает по металлическим элементам – механическая сила стремится изменить положения каждого проводника тока, в том числе, обмотку, двигаясь согласно правилу буравчика.
Часто суть работы электродвигателя объясняют на прямоугольной рамке, расположенной между двумя магнитами (или U-образными) для большей наглядности.
В своей основе, электродвигатели – это валовые механизмы вращательного движения. В их конструкцию входит статор (всегда статичен) и ротор (динамичен). Ротор производит вращение после подачи тока к обмоткам двигателя.
В некоторых случаях типы движений, которые выполняют суппорты, принтеры, металлорежущие станки и др. предполагают задействование линейных двигателей для облегчения конструкции механизма.
Классификация делит двигатели на работающие от постоянного и переменного тока.
Электродвигатели переменного тока
Двигатели этой группы могут быть отнесены к асинхронным, синхронным и шаговым. Отличительной особенностью данной группы является способ протекание тока по катушкам знакопеременного заряда. При этом питание подается от источников соответствующего типа.
Сердцевину механизма (магнитопровод) являет собой статор, состоящий из специальной листовой стали. В таких листах специально сделаны пазы под обмотку. Используемая обмотка включает в себя отдельные элементы (рамки, катушки). Вращающийся ротор расположен на подшипниках в центре статора.
Пазы простейшей катушки обмотки находятся на противолежащих стенках статора. На фазу можно направит заряд с какой-либо полярностью от другого источника. Подача напряжения на проволоку окружающую статор, имеющий направление, изображенное на рис 1а, демонстрирует появление электромагнитного поля (Ns и Ss). Следовательно, ротор вращается по часовой стрелке для синхронизации разносторонних полюсов ротора и статора. В том случае, если заряд, направляемый на статор, имеет другую полярность (рис. 1б) – полюса статора изменят свою полярность, при этом движение ротора будет протекать в другую сторону.
Направление электромагнитных осей статора и ротора будут продолжать изменяться на 60 градусов при каждом новом переключении фаз. В случае если после пошагового переключения тока в фазах протекание энергии продлить – в последней фазе ротор приходит в статичное состояние. Так работает шаговый двигатель. Преимуществом является дозированное вращение вала, т.е. на заданный угол (встречается в часах, принтерах). Но более популярными двигателями являются асинхронные. В свою очередь самыми распространёнными асинхронными электродвигателями являются трёхфазные. Чаще всего они встречаются на мелких и крупных промышленных предприятиях, которые занимаются серийным выпуском продукции или заняты в добывающей промышленности. В быту данный тип двигателя можно найти в стиральных машинных, холодильника и т.д.
Такой тип двигателя имеет статор аналогичный статору синхронного двигателя. Отличие асинхронного от синхронного заключается в динамической части – роторе. В данном случае ротор состоит из электротехнической стали. В пазах находятся стержни, они бывают алюминиевыми и медными, которые замкнуты на концах кольцами. Изменяя частоту напряжения, которое идет к статору, можно изменять и скорость момента вращения вала. Электродвигатели с алюминиевыми компонентами весят и стоят меньше, чем агрегаты с использованием меди.
Электродвигатели постоянного тока
Данный тип двигателей берет свое название от одноименного источника питания. Принцип действия такого двигателя заключается в использовании постоянных магнитов, которые создают поле статора. Ротор, который иногда ассоциируют с якорем, размещает на себе обмотку. Ротор крепко присоединён к валу, что придает ему крутящий момент. Если по обмотке верхней и нижней части якоря подать напряжение, которое будет двигаться на встречу друг другу, то проводники будут взаимно выталкиваться. Вся сила воздействия будет предаваться на медный провод, который уложен в пазах якоря, что заставляет его вращаться. Чтобы не происходило торможение, необходимо изменить направление движения заряда в обмотке на противоположное. Помогает в этом коллектор, коммутирующий обмотку с электросхемой двигателя. В данном случае, обмотка якоря выполняет функцию передачи момента на вал, который заставляет приходить в движение механизмы оборудования.Включение двигателя обеспечивает электросхема, которая бывает нескольких типов, в зависимости от соединения. Все схемы делятся на функциональные, монтажные, принципиальные и др., которые взаимосвязаны с функциональными свойствами двигателя.