Ученые изобрели сферический индукционный двигатель для роботов. Индукционный электрический двигатель


Ученые изобрели сферический индукционный двигатель для роботов

Профессор Университета Карнеги – Меллон Ральф Холлис и профессор Университета Тохоку Гакуин Масааки Кумагаи собрали робота с крайне простой системой механики. В нем всего две подвижных части, но при этом SIMbot может двигаться в любом направлении.

Георгий Голованов 6 октября 2016

Новый сферический индукционный электродвигатель, изобретенный Холлисом и Кумагаи, лишен электромеханического привода и направляет шар, находящийся в нижней части робота. Верхняя часть балансирует над шаром. SIMbot способен развить скорость около 1,9 метра в секунду — эквивалент быстрого шага человека, но пока он не настолько ловок.

Принимая во внимание механическую простоту робота, Холлис предполагает, что SIMbot отлично подойдет для работы рядом с человеком. «Туловище» робота, балансирующее на сферическом двигателе, может быть ростом с человека, но гораздо уже его, так что SIMbot без труда пройдет в любую дверь и не заденет мебель. Кроме того, он создан податливым, так что если его толкнуть, он легко отъедет назад. Такой робот способен помогать людям носить покупки, садиться, вставать и передвигаться.

Индукционные моторы — не новое изобретение. Они используют для создания тока в электродвигателе магнитные поля, а не электрическое соединение. Новизна тут в том, что двигатель сферический и, благодаря математике и программированию, способен двигаться по всем трем осям и совершать полный поворот, а не только ездить взад и вперед.

По словам Холлиса, еще рано сравнивать стоимость экспериментального мотора с традиционными, но учитывая постоянное снижение цен на электронику и ПО, вполне возможно, что в будущем такой двигатель будет гораздо выгоднее. «Механические системы не дешевеют, по крайней мере, не так быстро», — считает он.

«Даже без оптимизации производительности мотора SIMbot впечатляюще эффективен, — говорит Холлис. — Мы надеемся, что технология SIMbot позволит производить более доступных и удобных роботов для широкого применения».

Открыт простой способ получения графена с помощью микроволновки

Сейчас роботы вызывают у нас симпатию. Всего через десять лет — могут вызывать любовь, если домашние роботы-няньки станут кормить из бутылочки наших детей, менять им подгузники и укладывать их спать. Возникшая между машиной и новым поколением людей связь может стать нерушимой. В конце концов, мы станем любить киборгов почти так же, как родителей, считает футуролог Золтан Иштван.

Сообщить об ошибке на сайте

Поздравляем, вы оформили подписку на дайджест Хайтека! Проверьте вашу почту

Спасибо, Ваше сообщение успешно отправлено.

hightech.fm

Индукционный электродвигатель

 

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - улучшение энергетических характеристик. Индукционный электродвигатель содержит статор 1 и два независимых друг от друга соосных ротора: основной 3 и дополнительный 5 с вентилятором. Обмотки 2 статора выполнены с изменяемым числом пар полюсов, причем дополнительный ротор расположен в зоне обмотки статора с меньшим числом пар полюсов, размещенной в торце статора. Такая конструкция обеспечивает повышенные энергетические показатели за счет интенсивного принудительного охлаждения. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 К 17/02

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР I а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

28 ру.2

18 (21) 4618703/24-07 (22) 30.11.88 (46) 30.12.90, Бюл. М 48 (75) В.Ф.Бирюков, С.П.Ботуз, И.B.Áo÷êàðåâ и Г.И.Лисенков (53) 621.313.713 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 838920, кл. Н 02 К 7/12, 1981.

Патент США N 33446600001166, кл. Н 02 К

17/02. 1969, (54) ИНД",КЦИОННЬ! 1 ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электромашиностроению. Цегь . эоб,"етения — улучшение

„.,53J „„1617545 А1 энергетических характеристик. Индукционный электродвигатель содержит статор 1 и два независимых друг от друга соосных ротора: основной 3 и дополнительный 5 с вентилятором. Обмотки 2 статора выполнены с изменяемым числом пар полюсов, причем дополнительный ротор расположен в зоне обмотки статора с меньшим числом пар полюсов., размещенной в торце статора. Такая конструкция обеспечивает повышенные энергетические показатели за счет интенсивного принудительно о охлаждения, 3 ил.

1617545

h k p/, Изобретение относится к электрамашиностроению, в частности к индукционным электродвигателям с регулируемой частотой вращения, Целью изобретения является улучшение энергетических показателей.

На фиг. 1 изображен общий вид индукционного электродвигателя с дополнительным ротором, расположенным на аксиально подвижной втулке; на фиг. 2 — вариант выполнения индукционного электродвигателя с дополнительным ротором, выполненным полым, немагнитным; на фиг. 3 — то же, с дополнительным роторам, выполненным полым ферромагнитным, и со ступенчатым основным ротором, Индукционный электродвигатель содержит статор 1 с обмотками 2, основной ротор 3 с валом 4, установленный с возможностью принудительных аксиальных перемещений, и дополнительный ротор 5 с вентилятором 6, установленный на подшипниках 7 с возможностью независимого вращения от ротора 3. Обмотка 2 выполнена таким образом, что зона с минимальным числом пар полюсов (зона А) расположена вблизи торцовой части статора 1 и может иметь отдельные выводы для подключения регулируемога источника питания (не показаны), Аксиальные перемещения poTQpG 3 осуществляются при помощи регулировочного устройства, установленного в подшипниковам щите 8 электродвигателя и содержащего шток 9 с резьбой 10, гайку 11, подшипник 12 и рукоятку 13, жестко закрепленн>" э на штоке 9. Внутренняя обойма подшипника 12 закреплена на гайке 11, э наружная — на направляющих выступах 14 втулки 15. на которой жестко установлен ротор 3. Бал 4 выполнен полым и имое. направляю цие аксиальные прорези 16, в

".oòîðûå входят направляющие выступы 14, обеспечива с щие ротору 3 возмо>кность GK сиальных перемещений и препятствующие его вращению относительно нала 4, который на подшипниках 17 и 18 установлен в подшипниковых щитах 8 и 19. Допол ительны,-. ротор 5 может быть выполнен в виде шихтованнаго сердечника с обмоткой и расположен на втулке 20, подпружиненной пружиной 21 в сторону ротора 3 и имеющей возрожность только аксиальных перемещений по валу 4(см. фиг, 1), Дополнительный ротор может быть выполнен полым в виде немагнитного (фиг.2) цилиндра 22 с концевой ступицей 23. В первом случае под цилиндрической частью дополнительного ротора 5 на валу 4 расположен эксиально подвиж н ый дополнител ьн ый магнитопровод 24, подпружиненный в сторону ротора

3 пружиной 25 (см. фиг.2). При выполнении дополнительного ротора 5 полым ферромагнитным (фиг.3) его цилиндрическая часть имеет толщину стенки (h), меньшую по величине, чем глубина проникновения электромагнитного поля в материал стенки при пуске где э- удельное электрическое сопротивление материала цилиндрической части 22 ротора 5;

f1 — частота питающего напряжения; ,и — относительная магнитная проницаемость материала цилиндрической части 22 дополнительного ротора 5;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, определяемый в зависимости от размеров величины р, f1, и,и, При выполнении дополнительного ротора 5 полым основной ротор 3 может быть выполнен, например, массивным ферромагнитным и иметь ступенчатую наружную поверхность, причем та часть 26 ротора 3, которая имеет меньший диаметр, обращена к дополнительному ротору 5 и может при смещении ротора 3 в зону А входить во внутреннюю полость дополнительного ротора 5. В корпусе 27 электродвигателя выполнены вентиляционные окна 28 и 29. Для повышения прочности вала 4 в него со стороны рабочей выходной части за, рессован сплошной цилиндрический стержень 30, Индукционный электродвигатель рабо- э„следующи . образом.

",ри подаче напряжения на обмотку 2 стато,,э 1 она создает магнитное поле, имеющее па длине статора 1 различное число пар полюсов, При аксиальных перемещениях ротора 3 относительно статора 1 его положение в магнитном поле изменяется, что приводит к изменению его частоты вращения, Аксиальные перемещения ротора 3 осу.цествляются путем вращения рукоятки 13.

ilpv этом воащается шток 9 и перемещение ген,ь 11 с подшипником 12 по резьбе 10 переда тся -л-.реэ выступ 14 втулке 15 с ротором 3. Поскольку выступ 14 препятствует праворачиванию ротора 3 относительно вала 4. то вместе с ротором 3 приходит во вращение и вал 4, и посредством стержня

30 вращающий момент передается приводному механизму (не показан), При этом одновременно с основным ротором 3 приходит во вращение и дополнительный ротор 5, причем независимо от аксиального положения ротора 3 и величины нагрузки на валу он вращается с постоянной (макси1617545

20 мально возможной для данного электродвигателя) частотой вращения. Последнее достигается эа счет того, что дополнительный ротор 5 находится в зоне А статора 1, имеющей минимал ьное число пар полюсов и, следовательно, создающей магнитное поле с максимальной частотой вращения. Вместе с дополнительным ротором 5 вращается вентилятор 6, обеспечивающий интенсивность (заданную интенсивность) охлаждения электродвигателя в любых режимах его работы, включая работу на упор при неподвижном вале 4. Охлаждающий воздух заходит в вентиляционные окна 29, "омывает" все греющиеся части электродвигателя и выходит через окна 28. При выполнении той части обмотки 2 статора 1, которая создает магнитное поле в зоне А, с отдельными выводами, появляется возможность регулировать по заданной функциональной зависимости (например, использовать законы пропорционального, интегрального или пропорционально-интегрального регулирования) интенсивность охлаждения, При установке дополнительного ротора

5 на втулке 20 смещение ротора 3 в зону А приводит к тому, что выступающая часть втулки 15 упирается во втулку 20 и смещает тем самым ротор;, под лобовые части обмотки 2, Вращение дополнительного ротора при этом осуществляв с, за счет магнитного поля рассеяния лобгьь.:; частей обмотки

2 и электродвигатель продолжает охлажда.ься. При выведении ротора 3 из зоны А дополнительный ротор 5 под действием пружины 21 снова вводи-с . в расточку статора 1, Для обеспечения постоянства коэффициента передачи час1оты вращения дополнительный ротор 5 1ыполняется пплым. Для упрощения конструкции его рабочая цилиндрическая часть выполняется из ферромагнитного матери.ла и для снижения экранйрования ею основного ротора 3 в положении, когда ротор 3 находится под цилиндрической частью, она имеет толщину стенки, меньшую глубины проникновения электромагнитного поля в материал стенки при пуске. В этгм случае магнитный поток гтатора 1 пронизывает полый дополнительный ротор 5 и замыкается по ротору 3, участвуя в создании Hà валу 4 вращающего момента. Для максимального уменьшения экранирующего действия дополнительного ротора 5 его цилиндрическая часть выполняется немагнитной. Для замыкания магнитного потока под цилиндрической частью установлен дополнительный шихтованный магнитопровод 24. Для того, чтобы последний не препятствовал ротору 3 сместиться

55 в зону А, он установлен аксиально подвижно и под действием механических усилий состороны ротора 3 выходит иэ расточки статора, При выводе ротора 3 посредством вращения рукоятки 13 из-под дополнительного ротора 5 магнитопровод 24 под действием пружины 25 вновь занимает положение под цилиндрической частью и, поскольку он выполнен шихтованным и не создает вращающего момента, его наличие не влияет на регулировочные свойства электоодвигателя.

Для уменьшения величины рабочего воздушного зазора между статором 1 и ротором 3 при выполнении дополнительного ротора 5 полым ротор 3 выполняется массивным ферромагнитным со ступенчатой наружной поверхностью. При аксиальном перемещении ротора 3 его часть с меньшим диаметром входит во внутреннюю полость дополнительного ротора 5, при этом длина этой части 26 определяется длиной рабочего участка цилиндрической части дополни.тельного ротора 5, а остальная часть ротора

3 имеет максимально возможный диаметр.

Тем самы л су марное магнитное сопротивление воздушного зазора уменьшается, что приводит к снижению намагничивающего тока и как следствие этого к улучшению энергетических показателей, Достоинством данного двигателя является то, что он имеет повышенные удельные энергетические показатели за счет интенсивного принудительного охлажден .я. Это охлаждение обеспечивается вентилятором, установленным на дополнительно л роторе, который вращается в об . .ем магнитном поле с основным ротором независимо от последнего или в требуемой (заданной функциональной зависимости. Наличие в воздушном зазоре дополнительного ротора не препятствует основному ротору занимать любое аксиальное положение относительно статора, что позволяет сохранить широкий диапазон регулирования частоты вращения основного ротора, причем интенсивность охлаждения не зависит (или функционально связана по определенному закону) от режима работы основного ротора и величины нагрузки на валу. Выполнение обглотки статора с дополнительными Bbl00дами обеспечивает возможность регулирования частоты вращения дополнительного ротора, а предложенные конструктивные реализации последнего позволяют добиться минимального воздушного зазора в магнитной цепи электродвигателя. Это также приводит к улучшению удельных энергетических показателей.

1617545

28 22 (25 24

Составитель А. Воинов

Редактор О.Спесивых Техред М,Моргенгал Корректор В,Гирняк

Заказ 4124 Тираж 444 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гл орина, 101

Формула изобретения

Индукционный электродвигатель, содержащий статор с обмотками с различным числом пар полюсов по длине, и размещенный на валу ротор, установленный с возможностью принудительного аксиального перемещения, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, он снабжен вентилятором, закрепленным на дополнительно введенном роторе независимого вращения. размещен5 ном в зоне обмотки статора с меньшим числом пар полюсов, расположенной в торце статора.

    

www.findpatent.ru

индукционный электрический двигатель — с русского на финский

См. также в других словарях:

  • Электрический счетчик — Современный двухтарифный счётчик Устройство классического электросчётчика Счётчик электрической энергии (электрический счётчик) прибор для измерения расхода электроэнергии переменного или постоянного тока (обычно в кВт·ч или А·ч). С …   Википедия

  • Электрический счётчик — Современный двухтарифный счётчик Устройство классического электросчётчика Счётчик электрической энергии (электрический счётчик) прибор для измерения расхода электроэнергии переменного или постоянного тока (обычно в кВт·ч или А·ч). С …   Википедия

  • Электродвигатели — Попытки применить электричество как двигательную силу были сделаны еще в начале прошлого столетия. Так, после того как (1821 г.) Фарадеем было открыто явление вращения магнитов вокруг проводников с токами и наоборот, Sturgeons и Barlow построили… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Хронология изобретений — Содержание 1 Эпоха палеолита 2 10 е тысячелетие до н. э. 3 9 е тысячелетие до н. э …   Википедия

  • Изобретения человека — Содержание 1 Эпоха палеолита 2 10 е тысячелетие до н. э. 3 9 е тысячелетие до н. э …   Википедия

  • Изобретения — Содержание 1 Эпоха палеолита 2 10 е тысячелетие до н. э. 3 9 е тысячелетие до н. э …   Википедия

  • Электрогенератор — Электрогенераторы в начале XX века Электрический генератор это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию. Содержание 1 История …   Википедия

  • Изобретения и открытия — И. обыкновенно называют приспособление открытия к нуждам человечества. Так, напр., Гальвани и Вольта открыли существование электрического тока, а Шиллинг фон Канштадт, Витстон, Морзе и другие изобрели электрические телеграфы. Различие между И. и… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Прибор учета электроэнергии — Современный двухтарифный счётчик Устройство классического электросчётчика Счётчик электрической энергии (электрический счётчик) прибор для измерения расхода электроэнергии переменного или постоянного тока (обычно в кВт·ч или А·ч). С …   Википедия

  • Прибор учёта электроэнергии — Современный двухтарифный счётчик Устройство классического электросчётчика Счётчик электрической энергии (электрический счётчик) прибор для измерения расхода электроэнергии переменного или постоянного тока (обычно в кВт·ч или А·ч). С …   Википедия

  • Электросчетчик — Современный двухтарифный счётчик Устройство классического электросчётчика Счётчик электрической энергии (электрический счётчик) прибор для измерения расхода электроэнергии переменного или постоянного тока (обычно в кВт·ч или А·ч). С …   Википедия

translate.academic.ru

индукционный двигатель - это... Что такое индукционный двигатель?

 индукционный двигатель

 

индукционный двигатель —[В.А.Семенов. Англо-русский словарь по релейной защите]

Тематики

  • релейная защита

Справочник технического переводчика. – Интент. 2009-2013.

  • индукционный датчик угла
  • индукционный демпфер

Смотреть что такое "индукционный двигатель" в других словарях:

  • ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — то же, что асинхронный двигатель. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 …   Морской словарь

  • репульсионно-индукционный двигатель — Репульсионный двигатель, имеющий на роторе дополнительную короткозамкнутую обмотку …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • синхронизированный индукционный двигатель — Неявнополюсный синхронный двигатель, у которого индуктор конструктивно выполнен как вторичный якорь фазного асинхронного двигателя …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • индукционный мотор — asinchroninis variklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. asynchronous motor; induction motor vok. Asynchronmotor, m; Induktionsmotor, m rus. асинхронный двигатель, m; индукционный мотор, m pranc. moteur à induction, f; moteur… …   Automatikos terminų žodynas

  • индукционный счетчик электроэнергии — variklinis skaitiklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Indukcinis elektros energijos kiekio matuoklis. atitikmenys: angl. motor meter vok. Motorzähler, m; Umlaufzähler, m rus. индукционный счетчик электроэнергии, m;… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • Бензиновый двигатель внутреннего сгорания — Бензиновый двигатель W16 Bugatti Veyron Бензиновые двигатели  это класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь поджигается электрической и …   Википедия

  • Четырехтактный двигатель — Бензиновые двигатели это класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь поджигается электрической искрой. Управление мощностью в данном типе двигателей производится, как правило,… …   Википедия

  • асинхронный двигатель — asinchroninis variklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. asynchronous motor; induction motor vok. Asynchronmotor, m; Induktionsmotor, m rus. асинхронный двигатель, m; индукционный мотор, m pranc. moteur à induction, f; moteur… …   Automatikos terminų žodynas

  • счетчик-двигатель — variklinis skaitiklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Indukcinis elektros energijos kiekio matuoklis. atitikmenys: angl. motor meter vok. Motorzähler, m; Umlaufzähler, m rus. индукционный счетчик электроэнергии, m;… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • ЛИД — лидер абзац ЛИД линейный индукционный двигатель линейный индуктивный двигатель Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 с. ЛИД лист исполнения доставки например: ЛИД для вывоза материала… …   Словарь сокращений и аббревиатур

technical_translator_dictionary.academic.ru

Принцип работы электродвигателя - Всё о электрике в доме

Принцип действия и устройство электродвигателя

Любой электрический двигатель предназначен для совершения механической работы за счет расхода приложенной к нему электроэнергии, которая преобразуется, как правило, во вращательное движение. Хотя в технике встречаются модели, которые сразу создают поступательное движение рабочего органа. Их называют линейными двигателями.

В промышленных установках электромоторы приводят в действие различные станки и механические устройства, участвующие в технологическом производственном процессе.

Внутри бытовых приборов электродвигатели работают в стиральных машинах, пылесосах, компьютерах, фенах, детских игрушках, часах и многих других устройствах.

Основные физические процессы и принцип действия

На движущиеся внутри магнитного поля электрические заряды, которые называют электрическим током, всегда действует механическая сила, стремящаяся отклонить их направление в плоскости, расположенной перпендикулярно ориентации магнитных силовых линий. Когда электрический ток проходит по металлическому проводнику или выполненной из него катушке, то эта сила стремится подвинуть/повернуть каждый проводник с током и всю обмотку в целом.

На картинке ниже показана металлическая рамка, по которой течет ток. Приложенное к ней магнитное поле создает для каждой ветви рамки силу F, создающую вращательное движение.

Это свойство взаимодействия электрической и магнитной энергии на основе создания электродвижущей силы в замкнутом токопроводящем контуре положено в работу любого электродвигателя. В его конструкцию входят:

обмотка, по которой протекает электрический ток. Ее располагают на специальном сердечнике-якоре и закрепляют в подшипниках вращения для уменьшения противодействия сил трения. Эту конструкцию называют ротором;

статор, создающий магнитное поле, которое своими силовыми линиями пронизывает проходящие по виткам обмотки ротора электрические заряды;

корпус для размещения статора. Внутри корпуса сделаны специальные посадочные гнезда, внутри которых вмонтированы внешние обоймы подшипников ротора.

Упрощенно конструкцию наиболее простого электродвигателя можно представить картинкой следующего вида.

При вращении ротора создается крутящий момент, мощность которого зависит от общей конструкции устройства, величины приложенной электрической энергии, ее потерь при преобразованиях.

Величина максимально возможной мощности крутящего момента двигателя всегда меньше приложенной к нему электрической энергии. Она характеризуется величиной коэффициента полезного действия.

По виду протекающего по обмоткам тока их подразделяют на двигатели постоянного или переменного тока. Каждая из этих двух групп имеет большое количество модификаций, использующих различные технологические процессы.

Электродвигатели постоянного тока

У них магнитное поле статора создается стационарно закрепленными постоянными магнитами либо специальными электромагнитами с обмотками возбуждения. Обмотка якоря жестко вмонтирована в вал, который закреплен в подшипниках и может свободно вращаться вокруг собственной оси.

Принципиальное устройство такого двигателя показано на рисунке.

На сердечнике якоря из ферромагнитных материалов расположена обмотка, состоящая из двух последовательно соединенных частей, которые одним концом подключены к токопроводящим коллекторным пластинам, а другим скоммутированы между собой. Две щетки из графита расположены на диаметрально противоположных концах якоря и прижимаются к контактным площадкам коллекторных пластин.

На нижнюю щетку рисунка подводится положительный потенциал постоянного источника тока, а на верхнюю — отрицательный. Направление протекающего по обмотке тока показано пунктирной красной стрелкой.

Ток вызывает в нижней левой части якоря магнитное поле северного полюса, а в правой верхней — южного (правило буравчика). Это приводит к отталкиванию полюсов ротора от одноименных стационарных и притяжению к разноименным полюсам на статоре. В результате приложенной силы возникает вращательное движение, направление которого указывает коричневая стрелка.

При дальнейшем вращении якоря по инерции полюса переходят на другие коллекторные пластины. Направление тока в них изменяется на противоположное. Ротор продолжает дальнейшее вращение.

Простая конструкция подобного коллекторного устройства приводит к большим потерям электрической энергии. Подобные двигатели работают в приборах простой конструкции или игрушках для детей.

Электродвигатели постоянного тока, участвующие в производственном процессе, имеют более сложную конструкцию:

обмотка секционирована не на две, а на большее количество частей;

каждая секция обмотки смонтирована на своем полюсе;

коллекторное устройство выполнено определенным количеством контактных площадок по числу секций обмоток.

В результате этого создается плавное подключение каждого полюса через свои контактные пластины к щеткам и источнику тока, снижаются потери электроэнергии.

Устройство подобного якоря показано на картинке.

У электрических двигателей постоянного тока можно реверсировать направление вращения ротора. Для этого достаточно изменить движение тока в обмотке на противоположное сменой полярности на источнике.

Электродвигатели переменного тока

Они отличаются от предыдущих конструкций тем, что электрический ток, протекающий в их обмотке, описывается по синусоидальному гармоническому закону. периодически изменяющему свое направление (знак). Для их питания напряжение подается от генераторов со знакопеременной величиной.

Статор таких двигателей выполняется магнитопроводом. Его делают из ферромагнитных пластин с пазами, в которые помещают витки обмотки с конфигурацией рамки (катушки).

На картинке ниже показан принцип работы однофазного двигателя переменного тока с синхронным вращением электромагнитных полей ротора и статора.

В пазах статорного магнитопровода по диаметрально противоположным концам размещены проводники обмотки, схематично показанные в виде рамки, по которой протекает переменный ток.

Рассмотрим случай для момента времени, соответствующего прохождению положительной части его полуволны.

В обоймах подшипника свободно вращается ротор с вмонтированным постоянным магнитом, у которого ярко выражены северный «N рот» и южный «S рот» полюса. При протекании положительной полуволны тока по обмотке статора в ней создается магнитное поле с полюсами «S ст» и «N ст».

Между магнитными полями ротора и статора возникают силы взаимодействия (одноименные полюса отталкиваются, а разноименные — притягиваются), которые стремятся повернуть якорь электродвигателя из произвольного положения в окончательное, когда осуществляется максимально близкое расположение противоположных полюсов относительно друг друга.

Если рассматривать этот же случай, но для момента времени, когда по рамочному проводнику протекает обратная — отрицательная полуволна тока, то вращение якоря будет происходить в противоположную сторону.

Для придания непрерывного движения ротору в статоре делают не одну обмотку-рамку, а определенное их количество с таким учетом, чтобы каждая их них питалась от отдельного источника тока.

Принцип работы трехфазного двигателя переменного тока с синхронным вращением электромагнитных полей ротора и статора показан на следующей картинке.

В этой конструкции внутри магнитопровода статора смонтированы три обмотки А, В и С, смещенные на углы 120 градусов между собой. Обмотка А выделена желтым цветом, В — зеленым, а С — красным. Каждая обмотка выполнена такими же рамками, как и в предыдущем случае.

На картинке для каждого случая ток проходит только по одной обмотке в прямом или обратном направлении, которое показано значками «+» и «·».

При прохождении положительной полуволны по фазе А в прямом направлении ось поля ротора занимает горизонтальное положение потому, что магнитные полюса статора формируются в этой плоскости и притягивают подвижный якорь. Разноименные полюса ротора стремятся приблизиться к полюсам статора.

Когда положительная полуволна пойдет по фазе С, то якорь повернется на 60 градусов по ходу часовой стрелки. После подачи тока в фазу В произойдет аналогичный поворот якоря. Каждое очередное протекание тока в очередной фазе следующей обмотки будет вращать ротор.

Если к каждой обмотке подвести сдвинутое по углу 120 градусов напряжение трехфазной сети, то в них будут циркулировать переменные токи, которые раскрутят якорь и создадут его синхронное вращение с подведенным электромагнитным полем.

Эта же механическая конструкция успешно применяется в трехфазном шаговом двигателе. Только в каждую обмотку с помощью управления специальным контроллером (драйвером шагового двигателя) подаются и снимаются импульсы постоянного тока по описанному выше алгоритму.

Их запуск начинает вращательное движение, а прекращение в определенный момент времени обеспечивает дозированный поворот вала и остановку на запрограммированный угол для выполнения определенных технологических операций.

В обеих описанных трехфазных системах возможно изменение направления вращения якоря. Для этого надо просто поменять чередование фаз «А»-«В»-«С» на другое, например, «А»-«С»-«В».

Скорость вращения ротора регулируется продолжительностью периода Т. Его сокращение приводит к ускорению вращения. Величина амплитуды тока в фазе зависит от внутреннего сопротивления обмотки и значения приложенного к ней напряжения. Она определяет величину крутящего момента и мощности электрического двигателя.

Эти конструкции двигателей имеют такой же статорный магнитопровод с обмотками, как и в ранее рассмотренных однофазных и трехфазных моделях. Они получили свое название из-за несинхронного вращения электромагнитных полей якоря и статора. Сделано это за счет усовершенствования конфигурации ротора.

Его сердечник набран из пластин электротехнических марок стали с пазами. В них вмонтированы алюминиевые либо медные тоководы, которые по концам якоря замкнуты токопроводящими кольцами.

Когда к обмоткам статора подводится напряжение, то в обмотке ротора электродвижущей силой наводится электрический ток и создается магнитное поле якоря. При взаимодействии этих электромагнитных полей начинается вращение вала двигателя.

У этой конструкции движение ротора возможно только после того, как возникло вращающееся электромагнитное поле в статоре и оно продолжается в несинхронном режиме работы с ним.

Асинхронные двигатели проще в конструктивном исполнении. Поэтому они дешевле и массово применяются в промышленных установках и бытовой домашней технике.

Взрывозащищенный электродвигатель ABB

Многие рабочие органы промышленных механизмов выполняют возвратно-поступательное или поступательное движение в одной плоскости, необходимое для работы металлообрабатывающих станков, транспортных средств, ударов молота при забивании свай …

Перемещение такого рабочего органа с помощью редукторов, шариковинтовых, ременных передач и подобных механических устройств от вращательного электродвигателя усложняет конструкцию. Современное техническое решение этой проблемы — работа линейного электрического двигателя.

У него статор и ротор вытянуты в виде полос, а не свернуты кольцами, как у вращательных электродвигателей.

Принцип работы заключается в придании возвратно-поступательного линейного перемещения бегуну-ротору за счет передачи электромагнитной энергии от неподвижного статора с незамкнутым магнитопроводом определенной длины. Внутри него поочередным включением тока создается бегущее магнитное поле.

Оно воздействует на обмотку якоря с коллектором. Возникающие в таком двигателе силы перемещают ротор только в линейном направлении по направляющим элементам.

Линейные двигатели конструируются для работы на постоянном или переменном токе, могут работать в синхронном либо асинхронном режиме.

Недостатками линейных двигателей являются:

низкие энергетические показатели.

Статьи и схемы

Полезное для электрика

Принцип работы электродвигателей. Основные понятия.

Наиболее характерное магнитное явление — притяжение магнитом кусков железа — известно со времен глубокой древности. Ещё одной очень важной особенностью магнитов является наличие у них полюсов: северного (отрицательного) и южного (положительного). Противоположные полюса притягиваются, а одинаковые — отталкиваются друг от друга.

Магнитное поле можно условно изобразить линиями в виде магнитного потока, движущегося от северного полюса к южному. В некоторых случаях определить, где северный, а где южный полюс, достаточно сложно.

Вокруг проводника, при пропускании по нему электрического тока, создаётся магнитное поле. Это явление называется электромагнетизмом. Физические законы одинаковы для магнетизма и электромагнетизма.

Магнитное поле вокруг проводников можно усилить, если намотать их на катушку со стальным сердечником. Когда проводник намотан на катушку, все линии магнитного потока, образуемого каждым витком, сливаются и создают единое магнитное поле вокруг катушки.

Чем больше витков на катушке, тем сильнее магнитное поле. Это поле имеет такие же характеристики, что и естественное магнитное поле, а, следовательно, у него тоже есть северный и южный полюса.

Вращение вала электродвигателя обусловлено действием магнитного поля. Основные части электродвигателя: статор и ротор.

Подвижная часть электродвигателя, которая вращается с валом электродвигателя, двигаясь вместе с магнитным полем статора.

Неподвижный компонент электродвигателя. Он включает в себя несколько обмоток, полярность которых меняется при прохождении через них переменного тока (AC). Таким образом, создаётся комбинированное магнитное поле статора.

Вращение под действием магнитного поля

Преимуществом магнитных полей, которые создаются токопроводящими катушками, является возможность менять местами полюса магнита посредством изменения направления тока. Именно эта возможность смены полюсов и используется для преобразования электрической энергии в механическую.

Одинаковые полюса магнитов отталкиваются друг от друга, противоположные полюса — притягиваются. Можно сказать, что это свойство используется для создания непрерывного движения ротора с помощью постоянной смены полярности статора. Ротором здесь, является магнит, который может вращаться.

Чередование полюсов с помощью переменного тока

Чередование полюсов с помощью переменного тока

Полярность постоянно меняется с помощью переменного тока (AC). Далее мы увидим, как ротор заменяется магнитом, который вращается под действием индукции. Здесь важную роль играет переменный ток, поэтому будет полезно привести здесь краткую информацию о нём:

Под переменным током понимается электрический ток, периодически изменяющий свое направление в цепи так, что среднее значение силы тока за период равно нулю. Вращающееся магнитное поле можно создать с помощью трёхфазного питания. Это означает, что статор подсоединяется к источнику переменного тока с тремя фазами. Полный цикл определяется как цикл в 360 градусов. Это значит, что каждая фаза расположена по отношению к другой под углом в 120 градусов. Фазы изображаются в виде синусоидальных кривых, как представлено на рисунке.

Трёхфазный переменный ток

Трёхфазное питание — это непрерывный ряд перекрывающихся напряжений переменного тока (AC).

На следующих страницах объясняется, как взаимодействуют ротор и статор, заставляя электродвигатель вращаться.

Для наглядности мы заменили ротор вращающимся магнитом, а статор — катушками. В правой части страницы приведено изображение двухполюсного трёхфазного электродвигателя. Фазы соединены парами: 1-й фазе соответствуют катушки A1 и A2, 2-й фазе — B1 и B2. а 3-й соответствуют C1 и C2. При подаче тока на катушки статора одна из них становится северным полюсом, другая — южным. Таким образом, если A1 — северный полюс, то A2 — южный.

Питание в сети переменного тока

Обмотки фаз A, B и C расположены по отношению друг к другу под углом в 120 градусов.

Количество полюсов электродвигателя определяется количеством пересечений поля обмотки полем ротора. В данном случае каждая обмотка пересекается дважды, что означает, что перед нами двухполюсный статор. Таким образом, если бы каждая обмотка появлялась четыре раза, это был бы четырехполюсный статор и т.д.

Когда на обмотки фаз подаётся электрический ток, вал электродвигателя начинает вращаться со скоростью, обусловленной числом полюсов (чем меньше полюсов, тем ниже скорость)

Ниже рассказывается о физическом принципе работы электродвигателя (как ротор вращается внутри статора). Для наглядности, заменим ротор магнитом. Все изменения в магнитном поле происходят очень быстро, поэтому нам необходимо разбить весь процесс на этапы. При прохождении трёхфазного переменного тока по обмоткам статора в нем создается магнитное поле, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля.

Начав вращение, магнит будет следовать за меняющимся магнитным полем статора. Поле статора меняется таким образом, чтобы поддерживалось вращение в одном направлении.

Ранее мы установили, как обыкновенный магнит вращается в статоре. В электродвигателях переменного тока AC установлены роторы, а не магниты. Наша модель очень схожа с настоящим ротором, за исключением того, что под действием магнитного поля ротор поляризуется. Это вызвано магнитной индукцией, благодаря которой в проводниках ротора наводится электрический ток.

В основном ротор работает так же, как магнит. Когда электродвигатель включен, ток проходит по обмотке статора и создаёт электромагнитное поле, которое вращается в направлении, перпендикулярном обмоткам ротора. Таким образом, в обмотках ротора индуцируется ток, который затем создаёт вокруг ротора электромагнитное поле и поляризацию ротора.

В предыдущем разделе, чтобы было проще объяснить принцип действия ротора, заменив его для наглядности магнитом. Теперь заменим магнитом статор. Индукция — это явление, которое наблюдается при перемещении проводника в магнитном поле. Относительное движение проводника в магнитном поле приводит к появлению в проводнике так называемого индуцированного электрического тока. Этот индуцированный ток создаёт магнитное поле вокруг каждой обмотки проводника ротора. Так как трёхфазное AC питание заставляет магнитное поле статора вращаться, индуцированное магнитное поле ротора будет следовать за этим вращением. Таким образом вал электродвигателя будет вращаться. Электродвигатели переменного тока часто называют индукционными электродвигателями переменного тока, или ИЭ (индукционными электродвигателями).

Принцип действия электродвигателей

Индукционные электродвигатели состоят из ротора и статора.

Токи в обмотках статора создаются фазовым напряжением, которое приводит в движение индукционный электродвигатель. Эти токи создают вращающееся магнитное поле, которое также называется полем статора. Вращающееся магнитное поле статора определяется токами в обмотках и количеством фазных обмоток.

Вращающееся магнитное поле формирует магнитный поток. Вращающееся магнитное поле пропорционально электрическому напряжению, а магнитный поток пропорционален электрическому току.

Вращающееся магнитное поле статора движется быстрее ротора, что способствует индукции токов в обмотках проводников роторов, в результате чего образуется магнитное поле ротора. Магнитные поля статора и ротора формируют свои потоки, эти потоки будут притягиваться друг к другу и создавать вращающий момент, который заставляет ротор вращаться. Принципы действия индукционного электродвигателя представлены на иллюстрациях справа.

Таким образом, ротор и статор являются наиболее важными составляющими индукционного электродвигателя переменного тока. Они проектируются с помощью САПР (системы автоматизированного проектирования). Далее мы подробнее поговорим о конструкции ротора и статора.

Статор элетродвигателя

Статор — это неподвижный электрический компонент электродвигателя. Он включает в себя несколько обмоток, полярность которых всё время меняется при прохождении через них переменного тока (AC). Таким образом, создаётся комбинированное магнитное поле статора.

Все статоры устанавливаются в раму или корпус. Корпус статора электродвигателей Grundfos для электродвигателей мощностью до 22 кВт чаще всего изготавливается из алюминия, а для электродвигателей с большей мощностью — из чугуна. Сам статор устанавливается в кожухе статора. Он состоит из тонких пластин электротехнической стали, обмотанных изолированным проводом. Сердечник состоит из сотен таких пластин. При подаче питания переменный ток проходит по обмоткам, создавая электромагнитное поле, перпендикулярное проводникам ротора. Переменный ток (AC) вызывает вращение магнитного поля.

Изоляция статора должна соответствовать требованиям IEC 62114, где приведены различные классы защиты (по уровням температуры) и изменения температуры (AT). Электродвигатели Grundfos имеют класс защиты F, а при увеличении температуры — класс B. Grundfos производит 2-полюсные электродвигатели мощностью до 11 кВт и 4-полюсные электродвигатели мощностью до 5,5 кВт. Более мощные электродвигатели Grundfos закупает у других компаний, уровень качества продукции которых соответствует принятым в Grundfos стандартам. Для насосов, в основном, используются статоры с двумя, четырьмя и шестью полюсами, так как частота вращения вала электродвигателя определяет давление и расход насоса. Можно изготовить статор для работы с различными напряжениями, частотами и мощностями на выходе, а также для переменного количества полюсов.

Ротор элетродвигателя

В электродвигателях используются так называемые «беличьи колеса» (короткозамкнутые роторы), конструкция которых напоминает барабаны для белок.

При вращении статора магнитное поле движется перпендикулярно обмоткам проводников ротора; появляется ток. Этот ток циркулирует по обмоткам проводников и создаёт магнитные поля вокруг каждого проводника ротора. Так как магнитное поле в статоре постоянно меняется, меняется и поле в роторе. Это взаимодействие и вызывает движение ротора. Как и статор, ротор изготовлен из пластин электротехнической стали. Но, в отличие от статора, с обмотками из медной проволоки, обмотки ротора выполнены из литого алюминия или силумина, которые выполняют роль проводников.

Асинхронные электродвигатели

В предыдущих разделах мы разобрали, почему электродвигатели переменного тока называют также индукционными электродвигателями, или электродвигателями типа «беличье колесо». Далее объясним, почему их ещё называют асинхронными электродвигателями. В данном случае во внимание принимается соотношение между количеством полюсов и числом оборотов, сделанных ротором электродвигателя.

Частоту вращения магнитного поля принято считать синхронной частотой вращения (Ns). Синхронную частоту вращения можно рассчитать следующим образом: частота сети (F), умноженная на 120 и разделенная на число полюсов (P).

Если, например, частота сети 50 Гц, то синхронная частота вращения для 2-полюсного электродвигателя равна 3000 мин-1.

Синхронная частота вращения уменьшается с увеличением числа полюсов. В таблице, приведенной ниже, показана синхронная частота вращения для различного количества полюсов.

Синхронная частота вращения для различного количества полюсов

Принцип действия электродвигателя

Электродвигателем называется устройство, принцип действия которого преобразование электрической энергии в механическую. Такое преобразование используется для запуска в работу всевозможных видов техники, начиная от самого простого рабочего оборудования и заканчивая автомобилями. Однако при всей полезности и продуктивности такого преобразования энергий, в данном свойстве есть небольшой побочный эффект, который проявляется в повышенном выделении тепла. Именно поэтому электрические двигатели оснащаются дополнительным оборудованием, которое способно охладить его и позволить работать в бесперебойном режиме.

Принцип работы электродвигателя — основные функциональные элементы

Любой электрический двигатель состоит из двух основных элементов, один из которых является неподвижным, такой элемент называется статором. Второй элемент является подвижным, эта часть двигателя называется ротором. Ротор электрического двигателя может быть выполнен в двух вариантах, а именно может быть короткозамкнутым и с обмоткой. Хотя последний тип на сегодняшний день является достаточно большой редкостью, поскольку сейчас повсеместно используются такие устройства, как частотные преобразователи .

Принцип действия электродвигателя основана на выполнении следующих этапов работы. Во время включения в сеть, в статоре начинает осуществлять вращение возникшее поле магнитного типа. Оно действует на обмотку статора, в которой при этом возникает ток индукционного типа. Согласно закону Ампера, ток начинает действовать на ротор, который под этим действием начинает свое вращение. Непосредственно частота вращения ротора напрямую зависит от того, какой силы действия возникает ток, а так же от того, какое количество полюсов при этом возникает.

Принцип работы электродвигателя — разновидности и типы

На сегодняшний день наиболее распространенными считаются двигатели, которые имеют магнитоэлектрический тип. Есть еще тип электродвигателей, которые называют гистерезисные, однако они не являются распространенными. Первый тип электродвигателей, магнитоэлектрического вида, могут подразделяться еще на два подтипа, а именно электродвигатели постоянного тока и двигатели переменного тока.

Первый вид двигателей осуществляет свою работу от постоянного тока, эти типы электродвигателей используются тогда, когда возникает необходимость регулировки скоростей. Данные регулировки осуществляются посредством изменений напряжения в якоре. Однако сейчас существует большой выбор всевозможных преобразователей частот, поэтому такие двигатели стали применяться все реже и реже.

Двигатели переменного тока соответственно работают посредством действия тока переменного типа. Здесь так же имеется своя классификация, и двигатели делятся на синхронные и асинхронные. Их основным различием становится разница во вращении необходимых элементов, в синхронном движущая гармоника магнитов движется с той же скоростью, что и ротор. В асинхронных двигателях наоборот, ток возникает за счет разницы в скоростях движения магнитных элементов и ротора.

Благодаря своим уникальным характеристикам и принципам действия электродвигатели на сегодняшний день распространенны гораздо больше, чем скажем двигатели внутреннего сгорания, поскольку они обладают рядом преимуществ перед ними. Так коэффициент полезного действия электродвигателей является очень высоким, и может достигать почти 98%. Так же электродвигатели отличаются высоким качеством и очень долгим рабочим ресурсом, они не издают много шума, и во время работы практически не вибрируют. Большим преимуществом такого типа двигателей является то, что они не нуждаются в топливе, и как результат не выделяют в атмосферу никаких загрязняющих веществ. К тому их использование является намного более экономичным, по сравнению с двигателями внутреннего сгорания.

Ссылка на promplace.ru обязательна

Источники: http://electricalschool.info/main/osnovy/1603-principy-dejjstvija-i-ustrojjstvo.html, http://www.eti.su/articles/elektricheskie-mashini/elektricheskie-mashini_1569.html, http://promplace.ru/printcip-dejstviya-elektrodvigatelya-506.htm

electricremont.ru