Электромагнитные двигатели: схема, принцип работы

Электромагнитные двигатели — это устройства, которые работают по принципу индукции. Некоторые люди называют их электромеханическими преобразователями. Побочным эффектом данных устройств считается обильное выделение тепла. Существуют модели постоянного и переменного типа.

Также устройства различают по типу ротора. В частности, есть короткозамкнутые и фазные модификации. Сфера применения электромагнитных двигателей очень широкая. Встретить их можно в бытовых приборах, а также промышленных агрегатах. Активно используются они и в самолетостроении.

Схема двигателя

Схема электромагнитного двигателя включает в себя статор, а также ротор. Коллекторы, как правило, применяются щеточного типа. Ротор состоит из вала, а также наконечника. Для охлаждения системы часто устанавливаются вентиляторы. Для свободного вращения вала имеются роликовые подшипники. Также существуют модификации с магнитопроводами, которые являются неотъемлемой частью статора. Над ротором располагается контактное кольцо. В мощных модификациях используется втягивающее реле. Непосредственно подача тока осуществляется через кабель.

Принцип работы двигателя

Как говорилось ранее, принцип действия построен на электромагнитной индукции. При подключении модели образуется магнитное поле. Затем на обмотке возрастает напряжение. Под силой действия магнитного поля в действие приводится ротор. Частота вращения устройства в первую очередь зависит от количества магнитных полюсов. Коллектор в данном случае играет роль стабилизатора. Подача тока в цепь происходит через статор. Также важно отметить, что для защиты двигателя используются кожухи и уплотнители.

Как сделать своими руками?

Сделать обычный электромагнитный двигатель своими руками довольно просто. В первую очередь следует заняться ротором. Для этого придется найти металлический стержень, который будет играть роль вала. Также потребуется два мощных магнита. На статоре должна находиться обмотка. Далее останется лишь установить щеточный коллектор. Электромагнитные двигатели-самоделки подсоединяются к сети через проводник.

Модификации для машин

Электромагнитные двигатели для автомобилей изготавливаются только коллекторного типа. Мощность их в среднем составляет 40 кВт. В свою очередь, параметр номинального тока равняется 30 А. Статоры в данном случае используются двухполюсные. У некоторых модификаций имеется клеммная коробка. Для охлаждения системы применяются вентиляторы.

Также в устройствах предусмотрены специальные отверстия для циркуляции воздуха. Роторы в двигателях устанавливаются с металлическими сердечниками. Для защиты вала используются уплотнители. Статор в данном случае находится в кожухе. Электромагнитные двигатели для машин с втягивающими реле встречаются редко. В среднем диаметр вала не превышает 3.5 см.

Устройства для самолетов

Работа двигателей данного типа построена на принципе электромагнитной индукции. Для этого статоры применяются трехполюсного типа. Также электромагнитные двигатели летательных аппаратов включают в себя бесщеточные коллекторы. Клеммные коробки в устройствах располагаются над контактными кольцами. Неотъемлемой частью статора является якорь. Вал вращается благодаря роликовым подшипникам. У некоторых модификаций применяются щеткодержатели. Также важно упомянуть о различных типах клеммных коробок. В данном случае многое зависит о мощности модификации. Электромагнитные двигатели для самолетов с целью охлаждения оборудуются вентиляторами.

Двигатели-генераторы

Электромагнитные двигатели-генераторы выпускаются со специальными бендиксами. Также схема устройства включает в себя втягивающие реле. Для запуска ротора применяются сердечники. Статоры в устройствах используются двухполюсного типа. Непосредственно вал у них крепится на роликовых подшипниках. У большинства двигателей имеется резиновая заглушка. Таким образом, ротор изнашивается медленно. Еще есть модификации с щеткодержателями.

Модели с короткозамкнутым ротором

Электромагнитный двигатель с короткозамкнутым ротором часто устанавливается в бытовых приборах. Мощность моделей в среднем равняется 4 кВт. Непосредственно статоры используются двухполюсного типа. Роторы крепятся в задней части двигателя. Вал у моделей применяется небольшого диаметра. На сегодняшний день чаще всего выпускаются асинхронные модификации.

Клеммные коробки в устройствах отсутствуют. Для подачи тока используются специальные полюсные наконечники. Также схема двигателя включает в себя магнитопроводы. Крепятся они возле статоров. Еще важно отметить, что выпускаются устройства с щеткодержателями и без них. Если рассматривать первый вариант, то в данном случае устанавливаются специальные зубчатые передачи. Таким образом, статор ограждается от магнитного поля. Устройства без щеткодержателя имеют уплотнитель. Бендиксы в двигателях устанавливаются за статором. Для их фиксации применяются шпонки. Недостатком данных устройств считается быстрый износ сердечника. Возникает он из-за повышенной температуры в двигателе.

Модификации с фазным ротором

Электромагнитный двигатель с фазным ротором устанавливается на станки и часто используется в тяжелой промышленности. Магнитопроводы в данном случае имеются с якорями. Отличительной чертой устройств принято считать большие валы. Непосредственно напряжение на обмотку подается через статор. Для вращения вала используется щеткодержатель. В некоторых из них установлены контактные кольца. Также важно отметить, что мощность моделей в среднем составляет 45 кВт. Непосредственно питание двигателей может осуществляться только от сети с переменным током.

Коллекторный электромагнитный двигатель: принцип работы

Коллекторные модификации активно применяются для электроприводов. Принцип действия у них довольно простой. После подачи напряжения в цепь задействуется ротор. Электромагнитное поле запускает процесс индукции. Возбуждение обмотки заставляет вал ротора вращаться. Тем самым приводится в действие диск устройства. Для уменьшения силы трения используются подшипники. Также важно отметить, что в моделях устанавливаются щеткодержатели. В задней части устройств часто имеется вентилятор. Для того чтобы вал не терся об уплотнитель, применяется защитное кольцо.

Бесколлекторные модификации

Бесколлекторные модификации в наше время не являются распространенными. Используются они для вентиляционных систем. Отличительной их особенностью считается бесшумность. Однако следует учитывать, что модели выпускаются небольшой мощности. В среднем указанный параметр не превышает 12 кВт. Статоры в них часто устанавливаются двухполюсного типа. Валы используются короткие. Для ограждения ротора применяются специальные уплотнители. Иногда двигатели заключаются в кожух, у которого имеются вентиляционные каналы.

Модели с независимым возбуждением

Модификации данного типа отличаются клеммными магнитопроводами. В данном случае устройства работают в сети только с переменным током. Непосредственно напряжение в первую очередь подается на статор. Роторы у моделей изготавливаются с коллекторами. У некоторых модификаций мощность достигает 55 кВт.

По типу якорей устройства отличаются. Щеткодержатели часто устанавливаются на стопорном кольце. Также важно отметить, что коллекторы в устройствах используются с уплотнителями. Диски в данном случае располагаются за статорами. У многих двигателей бендиксы отсутствуют.

Схема двигателя с самовозбуждением

Электромагнитные двигатели данного типа способны похвастаться высокой мощностью. В данном случае обмотки имеются высоковольтного типа. Подача напряжения происходит через клеммные контакты. Непосредственно ротор крепится за щеткодержателем. Уровень рабочего тока в устройствах составляет 30 А. В некоторых модификациях применяются якоря с щеткодержателями.

Также есть устройства с однополюсными статорами. Непосредственно вал находится в центре двигателя. Если рассматривать устройства большой мощности, то у них применяются вентилятор для охлаждения системы. Также на кожухе располагаются небольшие отверстия.

Модели с параллельным возбуждением

Электромагнитные двигатели данного типа изготавливаются на базе щеточных коллекторов. Якоря в данном случае отсутствуют. Вал в устройствах крепится на роликовых подшипниках. Также для уменьшения силы трения используются специальные лапы. У некоторых конфигураций есть магнитопроводы. Подключаться модели могут только к сети с постоянным током.

Еще важно отметить, что на рынке в основном представлены трехтактные модификации. Щеткодержатели в устройствах выполнены в форме цилиндров. По мощности модели отличаются. В среднем параметр рабочего тока на холостом ходе не превышает 50 А. Для усиления электромагнитного поля применяются роторы с высоковольтной обмоткой. У некоторых конфигураций используются наконечники на магнитопроводах.

Устройства последовательного возбуждения

Принцип работы двигателей данного типа довольно простой. Непосредственно напряжение подается на статор. Далее ток проходит по обмотке ротора. На данном этапе происходит возбуждение первичной обмотки. Вследствие этого приводится в действие ротор. Однако следует учитывать, что работать двигатели способны только в сети с переменным током. Наконечники в данном случае применяются с магнитопроводом.

Некоторые устройства оснащены щеткодержателями. Мощность моделей колеблется от 20 до 60 кВт. Для фиксации вала используются стопорные кольца. Бендиксы в данном случае располагаются в нижней части конструкции. Клеммники отсутствуют. Также важно отметить, что вал устанавливается различного диаметра.

Двигатели смешанного возбуждения

Электромагнитные двигатели данного типа могут использоваться только для приводов. Ротор здесь чаще всего устанавливается с первичной обмоткой. В данном случае показатель мощности не превышает 40 кВт. Номинальная перегрузка системы составляет около 30 А. Статор в устройствах применяется трехполюсного типа. Подключать указанный двигатель можно только в сеть с переменным током. Клеммные коробки у них используются с контактами.

Некоторые модификации оснащены щеткодержателями. Также на рынке представлены устройства с вентиляторами. Уплотнители чаще всего располагаются над статорами. Действуют устройства по принципу электромагнитной индукции. Первичное возбуждение осуществляется на магнитопроводе статора. Также важно отметить, что в устройствах применятся высоковольтная обмотка. Для фиксации вала используются защитные кольца.

Устройства переменного тока

Схема модели данного типа включает статор двухполюсного типа. В среднем мощность устройства равняется 40 кВт. Ротор здесь применяется с первичной обмоткой. Также есть модификации, у которых имеются бендиксы. Устанавливаются они у статора и играю роль стабилизатора электромагнитного поля.

Для вращения вала применяется ведущая шестерня. В данном случае лапы устанавливаются для уменьшения силы трения. Также используются полюсные наконечники. Для защиты механизма применяются кожухи. Магнитопроводы у моделей устанавливаются лишь с якорями. В среднем рабочий ток в системе поддерживается на уровне 45 А.

Синхронные устройства

Схема синхронного двигателя включает в себя двухполюсный статор, а также щеточный коллектор. В некоторых устройствах применяется магнитопровод. Если рассматривать бытовые модификации, то в них используются щеткодержатели. В среднем параметр мощности составляет 30 кВт. Устройства с вентиляторами встречаются редко. У некоторых моделей применяются зубчатые передачи.

Для охлаждения двигателя на кожухе имеются вентиляционные отверстия. В данном случае стопорное кольцо устанавливается у основания вала. Обмотка используется низковольтного типа. Принцип работы синхронной модификации построен на индукции электромагнитного поля. Для этого в статоре устанавливаются магниты разной мощности. При возбуждении обмотки вал начинается вращаться. Однако частотность у него невысокая. Мощных модели имеют коллекторы с реле.

Схема асинхронного двигателя

Асинхронные модели являются компактными и часто используются в бытовых приборах. Однако в тяжелой промышленности они также являются востребованными. В первую очередь следует отметить их защищенность. Роторы в устройствах применяются только однополюсного типа. Однако статоры устанавливаются с магнитопроводами. В данном случае обмотка применяется высоковольтного типа. Для стабилизации электромагнитного поля есть бендикс.

Крепится он в устройстве благодаря шпонке. Втягивающее реле в них располагается за якорем. Вал устройства вращается на специальных роликовых подшипниках. Также важно отметить, что есть модификации с бесщеточными коллекторами. Используются они в основном для приводов различной мощности. Сердечники в данном случае установлены удлиненные, и располагаются они за магнитопроводами.

Электромагнитный двигатель. Миниэлектростанция. Бестопливный генератор

Электромагнитный двигатель

Альтернативный источник энергии

 

 

Стремительный рост цен на ископаемое топливо, заставил весь мир срочно искать альтернативные источники энергии. Уже предлагается масса вариантов замены традиционному способу производства энергии. Однако все они пока уступают хоть и устаревшим, но испытанным видам производства по многим показателям.

Чтобы стать коммерчески выгодным, новый источник энергии должен обладать рядом свойств:

1.Быть достаточно мощным в сравнительно небольших габаритах.

2.Независимым от внешних условий.

3.Непрерывностью работы.

4.Использовать более дешёвое топливо, либо вообще быть без топливным.
 

В полной мере, таким источником энергии может служить только электромагнитный двигатель, с возбуждением от постоянных магнитов.

Принцип действия данного электромагнитного двигателя основан на законе Ампера для проводника с электротоком в магнитном поле.

F=B L I

Сила, действующая на проводник с электротоком в магнитном поле прямо пропорциональна индукции магнитного поля B, длине проводника L, и силе тока в нём I.
 
Если принять, силу F за мощность электромагнитного двигателя.

Значение B- за мощность магнитного поля постоянных магнитов, а произведение LI   за мощность электромагнитной обмотки, то не сложно заметить, что мощность электромагнитного двигателя с постоянными магнитами может расти только за счёт роста мощности постоянных магнитов. А поскольку — «… постоянный магнит ниоткуда не получает энергию, а его магнитное поле не расходуется, когда им что либо притягиваешь….». «Магнит за три тысячелетия». В.П. Карцев. Стр. 155 , можно утверждать, что при потреблении подобным двигателем электроэнергии мощностью в 1 КВт. Мощность его может составить и 2 и 3 КВт.

2BLI = 2F

3BLI = 3F

  Так гласит закон.  Более того. Если

2B 2L 2I = 8F

3B 3L 3I = 27F

Закон Ампера для проводника с электротоком известен уже давно и не раз проверялся на практике. Пока претензий к нему не было.

Это значит, что используя постоянные магниты в качестве неисчерпаемого источника энергии можно создать электромагнитный двигатель с КПД больше 100 % , о чем долгие годы мечтало всё человечество и с таким упорством отрицали  учёные – физики.

Но почему до сих пор такой источник энергии не был создан?

На это есть целый ряд причин:

         1.    Учёные не могут признать постоянный магнит неисчерпаемым источником энергии. Это, по их мнению, прямое нарушение закона о сохранении энергии. И хотя постоянный магнит существует реально и его магнитное поле действительно не уменьшается при совершении работы, признать этот факт никто не решается.

        2.     Достаточно сильные постоянные магниты были изобретены сравнительно недавно. А способ концентрации магнитного потока, ещё позже. Но без концентрации источника энергии, электростанция не может получиться достаточно компактной, что является одним из основных условий практичности электростанции.

        3.    Природа постоянного магнита описана учёными не правильно. В учебниках нам объясняли, что ферромагнетики не могут стать магнитами, поскольку домены, носители магнитного заряда, расположены в ферромагнетиках хаотично. И их поля  нивелируют друг друга. (Рис.1.)

 

Рис. 1

Однако это утверждение неверно.

Если взять энное количество прямоугольных магнитов и соединить их разноимёнными полюсами, то в результате получим замкнутый круг. Рис.2

 

Рис. 2

 

Рис.3

 

Точно также ведут себя и домены, которые по своей сути  являются элементарными магнитами. Рис.3

Причём домены пытаются сжаться в минимальное кольцо, что бы занять наименьшее энергетическое положение.

Магнитная энергия заключена в это кольцо, и наружу вырваться не может. Это явление используют для защиты механических часов от магнитного поля. Механизм элементарно помещают внутрь железного кольца, которое является магнитным проводником, и магнитное поле двигаясь по пути наименьшего сопротивления, обходит механизм часов вокруг не проникая внутрь железного кольца.

Чтобы получить постоянный магнит, необходимо кольца доменов разорвать, сориентировать  параллельно и закрепить.

Что бы удостовериться в том, что постоянный магнит обладает энергией достаточно поднести железный предмет к современному магниту из редкоземельных материалов.

Сила, с которой предмет притянется к магниту, развеет все сомнения.

Но энергию постоянного магнита необходимо преобразовать в иную, более привычную и изученную. Например, в механическую.

Это можно сделать лишь, создав электромагнитный двигатель, у которого, за счёт мощных постоянных магнитов, КПД будет значительно превышать 100%.

Конечно, двигатель с КПД больше 100% противоречит закону о сохранении энергии. Но этот закон гласит, что подобное невозможно лишь в замкнутой системе. То есть там, где нет внешнего источника энергии. В данной же конструкции внешним источником энергии служит постоянный магнит.

Рис.4

 

Если взять постоянный магнит в виде кольца и удалить некоторую часть его, получится подковообразный магнит с двумя полюсами. Между этими полюсами поместить якорь электродвигателя с электропроводящей обмоткой. Обмотка состоит из ряда катушек размеры, которых соответствуют размеру зазора между полюсами. Если по катушке пропустить постоянный электроток, то в катушке возникнет электромагнитное поле, которое заменит недостающее звено постоянного магнита и замкнёт собою кольцо магнитного поля постоянного магнита. А катушка притянется к магниту. Но если направление тока в катушке поменять, то  катушка оттолкнётся от магнита.

Разместив на статоре ряд подковообразных магнитов, а на якоре ряд электромагнитных катушек, получим электромагнитный двигатель. Рис.5.

 

Рис.5

Похожие двигатели широко используются в промышленности. Но не один из них не имеет КПД больше 100%. Почему? Теперь уже дело в неправильной трактовке природы как магнитного и электромагнитного поля, так и электрического тока.

Учёные утверждают, что магнитное поле сплошное. Однако это физически невозможно.

Любая материя состоит из атомов, и даже сами атомы из элементарных частиц. Нет ничего сплошного. Мир вокруг нас дискретный.

Постоянный магнит состоит из доменов. Из групп атомов. По своей сути, это уже кристаллы. А из чего же состоит магнитное поле? Из силовых линий. Их легко обнаружить с помощью листа бумаги и железных опилок. Энергия магнита заключена в силовых линиях. Вся беда в том, что никаких полей не существует. Но учённые верят в поля и совершенно не признают силовые линии. Хотя и пользуются ими для объяснения некоторых физических явлений.

И хотя никто не знает, что такое энергия, и каким образом она держится в силовой линии? Что из себя представляет сама  силовая линия, и какова её природа, мы, обязаны использовать это природное явление для своих нужд, оставив  поиск ответов будущим поколениям.

Итак, магнитное поле, это пучок силовых линий. Предположительно каждый домен на поверхности магнитного полюса, содержит одну силовую линию. Но силовая линия должна содержать ещё одну характеристику, толщину. Толщина силовой линии зависит от количества доменов выстроенных в один ряд. Словно ручейки воды сливаясь, образуют большую реку. И чем длиннее постоянный магнит, чем толще силовые линии на его полюсах, а значит и магнитное поле на его полюсах.

Но и электромагнитное поле должно иметь подобную природу. Однако доменов там нет.

Отчего же может зависеть количество силовых линий и их толщина в катушке намотанной проводником электрического тока? Наверняка, количество от напряжения,  а толщина от силы тока.

Ведь известно, что по тонкому проводнику можно пропустить электроток практически любого напряжения, если сила тока будет мала. Всё просто. Много тонких линий можно разместить в проводнике, а вот много толстых там не помещаются. Отсюда и падение напряжения при протекании через проводник электротока большой силы. Лишние силовые линии просто выталкиваются из проводника.

Итак, выясняется, чтобы замкнуть магнитное кольцо электромагнитной катушкой, требуется подать на катушку электроток высокого напряжения и малой силы.

К сожалению, пока нет методик подсчёта силовых линий постоянного магнита в зависимости от индукции магнитного поля и количество силовых линий электромагнита в зависимости от напряжения электротока протекающего по этой катушке. Поэтому  приходится устанавливать величину напряжения индивидуально для каждой конструкции двигателя и подбирать экспериментально.

Наилучшим показателем для двигателя по мощности и экономичности будет момент, когда силовые линии и статора и якоря совпадут как по количеству, так и по толщине. Если силовые линии якоря будут тоньше силовых линий статора, КПД такого двигателя возрастёт, однако мощность уменьшится.

Но из за большой индукции магнитного поля статора, применение классического, железосодержащего якоря невозможно. Якорь просто намагнитится под действием магнитного поля статора в местах против магнитных полюсов до насыщения, и чтобы перемагнитить его потребуется электроток большой мощности. Именно поэтому в классических электродвигателях, магнитное поле статора значительно слабее магнитного поля якоря.

Якорь данного электродвигателя должен быть не только немагнитным, но и диэлектрическим.

Причина этому, большие вихревые токи при движении проводников в сильном магнитном поле. Материалом для якоря может служить текстолит или стеклотекстолит.

Главным, в конструкции данного двигателя является концентрация магнитного потока постоянных магнитов. Для этого, к магнитному полюсу из материала с максимальной степенью магнитного насыщения, например «Пермендюр»,  присоединяются постоянные магниты с пяти сторон одноимёнными полюсами. Шестая грань обращена к якорю, куда и выходит концентрированный магнитный поток. Рис.6.

 

Рис.6

Изобретение данного концентратора в основном и способствовало созданию электромагнитного двигателя с КПД больше 100%.Ведь любой энергоноситель необходимо сконцентрировать. Воду в водохранилище с помощью огромной плотины, пар в турбине, повышая температуру и давление, энергию атома, обогащая урановое топливо. Только та энергия которую есть возможность сконцентрировать с большой плотностью в относительно небольших объёмах, способна служить альтернативой классическим видам энергии.                                                                                                                                           

Но  магнитное поле увеличивается только за счёт увеличения количества силовых магнитных линий. Поэтому в двигателе площадь магнитных полюсов желательно уменьшить, чтобы напряжение в обмотке якоря было меньше, а количество полюсов можно увеличить. Рис7.

Рис.7

 

 

Конечно, при увеличении количества полюсов ,потребляемый ток тоже будет расти. Но если двигатель будет потреблять даже 10 КВт. электроэнергии , а его мощность составит 20 КВт. это будет выгодно.

Правда, дешёвым такой двигатель не назовёшь. И редкоземельные магниты, и магнитные полюса из сплава «Пермендюр», достаточно дороги.

Но эти материалы могут служить десятки лет. И обязательно себя окупят. В данном двигателе изнашиваются только подшипники, контактные кольца и щётки контактных колец. Но эти комплектующие сравнительно не дороги и применяются в обычных электродвигателях много лет.

Применение постоянных магнитов в качестве источника энергии ограничивает мощность двигателя. С их помощью и помощью сплава «Пермендюр» возможно получение магнитных полей всего до 2,5 Тл. И совокупную мощность до 100КВт. Но если применить в качестве источника магнитного поля сверхпроводящий магнит, мощность можно резко увеличить и уже говорить о нескольких мегаваттах.

Постоянный магнит, или постоянное магнитное поле сверхпроводящего магнита, уникальный источник энергии. Без топливный, компактный, экологически безвредный. Он отвечает всем требованиям, предъявляемым к источникам энергии как традиционным, так и альтернативным. И достаточно лишь соединить такой двигатель с самым обычным генератором электротока, и добавить пару аккумуляторов, как  мы получим  автономную электростанцию, которая будет вырабатывать электроэнергию круглосуточно и круглогодично, не взирая ни на погоду, ни на географическое положение.

Конечно, в теории кажется всё очень просто. Сконцентрировали магнитный поток. Замкнули полюса искусственным магнитным полем и всё. Но это в теории. На практике всё гораздо сложнее.

 

Предположим, каждый домен постоянного магнита содержит одну силовую линию. По крайней мере, это логично. А размер домена всего 4 микрона. Значит, на один квадратный сантиметр магнитного полюса, приходится примерно 25 000 силовых линий. Если предположить, что один вольт напряжения тоже даёт одну силовую линию, то не трудно понять, какое напряжение необходимо подать на одну катушку якоря. Теоретически это конечно возможно, но практически сделать очень сложно. Напряжение необходимо снижать. Либо увеличить размер домена. Теоретически это тоже возможно, но пока никто не пытался это сделать.

 

Можно также разделить катушку якоря на множество параллельных ветвей.

Профрезеровать в якоре максимально возможное число пазов и одну катушку уложить в один паз. А каждую катушку подключить параллельно. Тогда напряжённость электрических полей будет суммироваться, а не вычитаться как при последовательном подключении.

Но традиционными методами этого сделать не удастся. Альтернативный двигатель требует альтернативных решений.

Есть два решения этой проблемы.

Первый способ решение это создание многофазного ротора. Каждая секция должна быть отдельной фазой. И с помощью электроники подавать на контактные кольца переменное напряжение чередуя фазы. Ничего сложного в этом нет, хотя колец потребуется больше чем привычных три.

 

 

Второй способ коллекторный. Но тоже необычный. Коллекторов должно быть два. Один с положительным током, а второй с отрицательным.

 

В общем, нет ничего невозможного. Просто необходимо это делать на высоком профессиональном уровне. Конечно, сложно. Но ведь не сложнее термоядерной энергетики. Но зато безопасно и значительно дешевле.

 

Владимир Чернышов. Приморский край. e-mail—[email protected]

Что такое электромагнитный двигатель? (с картинками)

`;

Промышленность

Факт проверен

Х. Блисс

Дата последнего изменения: 19 октября, 2022

Электромагнитный двигатель — это машина, которая использует магнитные силы, создаваемые проводом с протекающим электричеством, для обеспечения движения двигателя. Все электродвигатели работают на электромагнитных принципах. Типы электродвигателей включают двигатели переменного тока (AC) и двигатели постоянного тока (DC). Двигатели переменного тока используют ток стены, а двигатели постоянного тока используют батарею в качестве источника энергии и магнитных сил для вращения двигателя. Электромагнитный двигатель распространен почти в каждом доме, его часто можно найти в популярных предметах домашнего обихода, таких как вентиляторы, насосы для бассейнов, кондиционеры, стиральные машины и электрические зубные щетки.

Вращательное движение электромагнитного двигателя основано на силах, наблюдаемых в магнитных полюсах. Магнит, подвешенный на веревке в центре, будет, естественно, вращаться таким образом, что будет направлен одним концом на север, а другим концом на юг. Магнитные полюса, расположенные на каждом конце магнита, притягиваются, если полюса противоположны, и отталкиваются, если полюса одинаковы. Когда два магнита с северным полюсом помещаются в поле силы магнитов, магниты будут отталкиваться друг от друга. Если соединить один северный полюс и один южный полюс, они будут притягиваться и прилипать друг к другу.

Хотя электромагниты, используемые для научных экспериментов в классе, обычно представляют собой провода, намотанные на небольшой кусок железа, правильно намотанный токопроводящий провод может стать электромагнитом, если на него подается ток. Сила увеличивается, когда проволока скручивается. Магнитная сила от проволочной катушки с током становится сильнее, когда катушка намотана на железный магнит.

Электрический ток, проходящий по проводу, создает магнитное поле, поэтому электромагнитная сила присутствует в проводах с током, проходящим по ним. Следовательно, провод с текущим по нему электрическим током обладает магнитной силой. Когда этот провод скручен в несколько параллельных петель, он приобретает свойства магнита, когда через него проходит ток. Провода, не предназначенные для использования в качестве электромагнитов, часто экранируют, чтобы ослабить магнитную силу и уменьшить ее влияние на другую близлежащую электронику.

Некоторые типы электромагнитных двигателей могут приводиться в движение без электрифицированного магнита с железным сердечником, используя только магнитную силу тщательно расположенных спиральных проводов. Обычно электромагнитные двигатели имеют один или несколько электромагнитов с железным сердечником, обеспечивающих движение двигателя. Хотя электромагнит, созданный с магнитным сердечником, более мощный, он также потребляет больше электроэнергии, предъявляя более высокие требования к источнику питания и быстрее разряжая батареи. В узлах мощных электромагнитных двигателей иногда используется более одного электромагнита в двигателе, чтобы дать двигателю контролируемое увеличение мощности.

Вам также может понравиться

Рекомендуется

КАК ПОКАЗАНО НА:

Что такое электродвигатель?

Электродвигатели представляют собой устройства, преобразующие электрическую энергию в механическую, обычно в виде вращательного движения. Проще говоря, это устройства, которые используют электроэнергию для выработки движущей силы.

Электродвигатели не только обеспечивают простое и эффективное средство создания высокой выходной мощности привода, но и их легко уменьшить, что позволяет встраивать их в другие машины и оборудование. В результате они находят широкое применение как в промышленности, так и в повседневной жизни.

Принцип работы

Помнишь, тебя в школе учили правилу левой руки Флеминга? Электродвигатели являются применением этого правила, при этом сила, создаваемая электрическим током, протекающим через катушку в присутствии магнитного поля, заставляет вал двигателя вращаться.
На приведенной ниже диаграмме правило левой руки Флеминга говорит нам, что направленная вверх сила генерируется, когда ток течет перпендикулярно магнитному полю от магнита ^* .

• *

  Магнитное поле: Область, в которой присутствует магнитная сила (направленная от северного (N) к южному (S) полюсу магнита).

Как достигается вращение в электродвигателе

В случае щеточного электродвигателя постоянного тока ^*1 , например, эту силу можно использовать для поддержания непрерывного вращения путем изменения направления тока на каждом полуобороте катушки (что достигается с помощью щеток и коммутатора ^*2 )

• *1

  Двигатель постоянного тока: Двигатель, работающий от постоянного тока (DC)

• *2

  Щетки и коллектор: При совместном использовании они меняют направление тока каждый раз, когда вал двигателя делает пол-оборота.

История электродвигателей

Британский ученый Майкл Фарадей пользуется особым влиянием среди многих ученых 19 века, сыгравших определенную роль в изобретении и разработке электродвигателей. В 1821 году Фарадей провел успешный эксперимент, в котором вращение проволоки осуществлялось с помощью магнита вместе с магнитным полем, создаваемым электрическим током. В 1831 году он изобрел закон магнитной индукции, заложив основу для значительного прогресса в области электродвигателей и генераторов.

Со временем было изобретено множество других типов электродвигателей, а также конструкции, которые можно считать архетипическими двигателями постоянного тока.

Впоследствии, в 1872 году, практический электродвигатель был не столько изобретен, сколько обнаружен, когда один из генераторов, выставленных на Всемирной выставке в Вене, начал вращаться сам по себе после того, как был случайно подключен к другому генератору. Это привело людей к пониманию того, что то, как работают генераторы, можно использовать и в двигателях. Последовавший за этим быстрый рост практического использования генераторов был таким, что они стали основой многих отраслей промышленности в 20 веке.

Двигатели и генераторы

В то время как электродвигатели преобразуют электрическую энергию во вращение и другие формы механической энергии, генераторы выполняют обратную функцию преобразования механической энергии в электрическую.
Несмотря на эти противоположные функции, двигатели и генераторы очень похожи по конструкции и принципу работы. Фактически, простой эксперимент, в котором два модельных двигателя соединяются вместе, — это все, что нужно, чтобы продемонстрировать, что электрический двигатель может также работать как генератор.
Естественно, учитывая различные способы их использования, два типа машин всегда разрабатывались отдельно.

Типы электродвигателей

Электродвигатели бывают самых разных форм в зависимости от типа используемого тока, конструкции их катушек (обмоток) и того, как они генерируют магнитное поле. Соответственно, их можно классифицировать по различным признакам.
Ниже описаны три типа электродвигателей, обычно используемых как в быту, так и в промышленности.

Двигатели постоянного тока

Это двигатели, приводимые в действие источником постоянного тока. Они подразделяются на щеточные и бесщеточные (BLDC) двигатели в зависимости от того, используют ли они щетки ^*1 .
В то время как коллекторным двигателям постоянного тока для работы требуется только подключение к источнику питания постоянного тока, бесщеточным двигателям постоянного тока требуется датчик для определения ориентации магнитных полюсов ротора ^*2 и схема привода для подачи соответствующего тока.

• *1

  Щетка: Деталь, используемая вместе с коллектором.

• *2

  Ротор: часть двигателя, которая вращается. Вал двигателя является частью ротора.

Двигатели переменного тока

Это двигатели, приводимые в действие источником переменного тока. Они сгруппированы в зависимости от того, является ли источник питания однофазным ^*1 или трехфазным ^*2 .
Однофазные двигатели далее сгруппированы в конденсаторные двигатели, в которых используется конденсатор ^*3 для создания крутящего момента, и двигатели с расщепленными полюсами, которые имеют дополнительную катушку (обмотку), называемую экранирующей катушкой ^*4 .

• *1

  Однофазный: Обычный источник питания переменного тока, обычно доступный в домах.

• *2

  Трехфазный: форма источника питания переменного тока, используемая в основном в промышленности.

• *3

  Конденсатор: Электронный компонент, хранящий электрическую энергию.

• *4

  Затеняющая катушка: Катушка замкнутого контура, намотанная вокруг части сердечника статора.

Шаговые двигатели

Это двигатели, которые вращаются на фиксированный шаг (угол) каждый раз, когда вводится импульс ^*1 .
Шаговые двигатели можно сгруппировать по структуре их ротора. Двигатели с постоянными магнитами (PM) ^*2 имеют магнит в роторе ^*3 , двигатели с переменным сопротивлением (VR) ^*4 имеют железный сердечник, а гибридные двигатели имеют и то, и другое.

• *1

  Импульс: Короткий всплеск электричества, производимый включением и выключением источника питания.

• *2

  Ротор: часть двигателя, которая вращается. Вал двигателя является частью ротора.

• *3

  Двигатель с постоянными магнитами: Двигатель с постоянным магнитом

  .

• *4

  Двигатель

  VR: двигатель с переменным магнитным сопротивлением, в котором сердечники расположены подобно зубьям шестерни, при этом такое расположение определяет угол шага.

Обзор типов электродвигателей

В таблице ниже перечислены основные характеристики трех различных типов двигателей.

В дополнение к перечисленным выше существует множество других типов электродвигателей.

Тип	Характеристики
Линейный двигатель	Двигатель, скользящий в линейном направлении
Ультразвуковой двигатель	Двигатель, приводимый в движение ультразвуковыми колебаниями
Двигатель без сердечника	Коллекторный двигатель постоянного тока с ротором без железного сердечника или бесщеточный двигатель со статором без железного сердечника
Универсальный двигатель	Двигатель с фазным ротором и статором, работающий как на переменном, так и на постоянном токе
Гистерезис двигателя	Двигатель переменного тока, в роторе которого используется материал, обладающий гистерезисом и вращающийся за счет гистерезисного крутящего момента
Двигатель SR	Шаговый двигатель VR, который также имеет функцию определения положения ротора, что позволяет избежать потери синхронизации

Применение двигателей

Хотя электродвигатели используются по-разному, ниже перечислены общие области применения бесщеточных двигателей постоянного тока и шаговых двигателей, поставляемых ASPINA.

Области применения бесщеточных двигателей постоянного тока

Благодаря небольшим размерам, высокой мощности, низкому уровню шума и вибрации, а также длительному сроку службы бесщеточные двигатели постоянного тока находят широкое применение в таких приложениях, как системы вентиляции (очистители воздуха и другие виды кондиционер), бытовая техника, холодильники, водонагреватели, торговые автоматы, копировальные аппараты, принтеры, проекторы, оргтехника, контрольно-измерительные приборы, транспортные средства и медицинские приборы.

• Кондиционеры
• Финансовые терминалы (банкоматы), разменные автоматы, автоматы по обмену валюты, автоматы по продаже билетов
• Бытовая техника
• Чистые помещения
• Водонагреватели и горелки
• Оптические изделия
• Торговые автоматы
• Принтеры
• Морозильные и холодильные витрины
• Копировальные аппараты
• Медицинское оборудование
• Офисное оборудование
• Системы лабораторного анализа

Области применения шаговых двигателей

Превосходная точность остановки, высокий крутящий момент на средних и низких скоростях и превосходная чувствительность шаговых двигателей означают, что они могут использоваться в самых разных приводных устройствах, требующих точного управления.

• Производственное оборудование
• Приводы оптических дисков (приводы Blu-ray, DVD и т. д.)
• Медицинское оборудование
• Лазерные принтеры
• Лабораторные аналитические приборы
• Цифровые фотоаппараты
• Банкоматы
• Жалюзи кондиционера
• Торговые автоматы
• Развлекательные автоматы
• Автоматы по продаже билетов
• Копировальные аппараты
• Роботы

Решение проблем с электродвигателями

ASPINA поставляет не только автономные шаговые двигатели, но и системные продукты, включающие системы привода и управления, а также механические конструкции. Они подкреплены всесторонней поддержкой, которая простирается от прототипирования до коммерческого производства и послепродажного обслуживания.
ASPINA может предложить решения, адаптированные к функциям и характеристикам, требуемым в различных отраслях промышленности, областях применения и потребительских продуктах, а также для ваших конкретных производственных схем.