Что такое электрический двигатель?
Двигатель электрический — это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую.
Как правило, двигатели создают вращательное движение, используя силу, создаваемую взаимодействием магнитного поля и электрического тока, известную как сила Лоренца.
Двигатель состоит из ротора, который имеет вращающийся вал , статора, который вращает ротор, подшипника, который поддерживает вращающийся вал, и системы охлаждения , которая охлаждает тепло, выделяемое потерями.
Часть ротора и статора, которая генерирует магнитное поле, называется полевым магнитом, а часть, которая взаимодействует с полевым магнитом и генерирует магнитное поле для получения крутящего момента, называется якорем.
Также доступны линейные двигатели, а также другие модификации линейных двигателей.
Механизм двигателя
Ниже приводится объяснение самого простого механизма щеточного двигателя постоянного тока .
Сначала катушка помещается в магнитное поле между полюсами S и N.
Ток, текущий через катушку, создает магнитное поле в катушке, которое отталкивает один полюс и притягивает другой, заставляя катушку вращаться.
При изменении полярности тока, текущего через катушку во время вращения, силы отталкивания и притяжения меняются местами, и вращение поддерживается.
В двигателе есть элемент, называемый коммутатором, и когда коммутатор касается щеток, от щеток подается питание.
Коммутатор вращается вместе с валом, а положение, в котором коммутатор касается щетки, перемещается вместе с вращением.
Направление электрического тока меняется по мере изменения положения коммутатора.
Базовая структура простого двигателя постоянного тока состоит из спирального провода, щеток и коммутатора, закрепленного на вращающемся валу в магнитном поле магнита.
Коммутатор — это часть, которая переключает контакт/бесконтакт между источником питания и катушкой.
Щетка отвечает за приведение коммутатора в контакт с источником питания.
Когда к катушке подается постоянный ток, сила Лоренца действует в соответствии с направлением тока, и катушка начинает вращаться.
Однако, когда катушка поворачивается на 180 градусов, а левая и правая стороны меняются местами, вращение останавливается и требуется коммутатор. Коммутатор прерывает контакт между катушкой и источником питания, когда катушка поворачивается на 90 градусов.
В этом состоянии катушка продолжает вращаться по инерции, и в следующий раз, когда коммутатор контактирует с источником питания, сила Лоренца снова действует в направлении вращения катушки.
Классификация двигателей
Двигатели классифицируются по источнику питания привода на два типа: DC (постоянный ток) и AC (переменный ток). Кроме того, двигатели классифицируются по конструкции и принципу следующим образом:
1. Двигатели постоянного тока
Двигатели постоянного тока способны развивать высокую скорость вращения 30 000–40 000 об/мин и обладают высоким крутящим моментом.
- Щеточные двигатели
Щеточные двигатели являются наиболее распространенным типом двигателей. Ток переключается путем последовательного приведения щеток, которые являются электродами на стороне статора, в контакт с коммутатором на стороне якоря, тем самым заставляя двигатель вращаться. - Бесщеточный двигатель
Бесщеточный двигатель не использует щетки и коммутаторы. Ток переключается электрически с помощью функции переключения с транзистором и т. д. (Пример применения: CD-плеер). - Шаговый двигатель
Шаговый двигатель работает с использованием импульсной электрической мощности и также называется импульсным двигателем. Он характеризуется способностью легко выполнять точные операции позиционирования. (Пример применения: принтер)
2. Двигатель переменного тока
Также называемые асинхронными двигателями, двигатели переменного тока — это двигатели, которые вращаются от источника переменного тока.
Подготавливается катушка, которая генерирует магнитное поле вокруг алюминиевого диска , и переменный ток используется для вращения алюминиевого диска.
Инвертор используется для управления скоростью двигателя переменного тока, что позволяет плавно разгоняться с низких скоростей и управлять скоростью по желанию.
- Асинхронный двигатель переменного тока
генерирует вращающееся магнитное поле в статоре и индуцированный ток в роторе. Вращение вызывается этим действием. - Вращение синхронного двигателя
происходит, когда ротор с магнитными полюсами притягивается и следует за вращающимся магнитным полем, созданным переменным током. Скорость вращения синхронизирована с частотой источника питания.
