Конструкционные особенности и характеристики эксплуатации электрических двигателей

Конструкционные особенности и характеристики эксплуатации электрических двигателей

Электрический двигатель представляет собой устройство, которое предназначено для преобразования электрической энергии в механическую. Принцип функционирования электрических двигателей достаточно прост. В его основе лежит принцип электромагнитной индукции. В конструкцию оборудования входит статор и ротор. Следует отметить, что на сегодняшний день данное устройство является одним из самых распространенных для использования в различных сферах деятельности. Именно поэтому купить электродвигатель не составит какого-либо труда.

Конструкция электродвигателей

Как уже отмечалось, электрический двигатель состоит из двух частей – статора и ротора. Статор представляет собой неподвижную часть устройства, как правило, он выступает в роли внешней части электрического двигателя. Функциональные особенности статора определяются возможностью осуществлять генерацию магнитных полей, а также постоянных электромагнитных и магнитных импульсов.

Говоря про ротор, следует отметить, что он представляет собой подвижную часть электродвигателя, как правило, расположенную во внутренней части статора. Конструкционные особенности ротора следующие:

• постоянные магниты;
• обмотка на сердечнике, через которую осуществляется протекание электрического тока.

Благодаря тому, что магнитное поле в роторе и статоре взаимодействует между собой, возникает вращающийся момент, приводящий двигатель в работу. Принцип работы объясняется преобразованием электрической энергии, которая подается на обмотку двигателя, в энергию механического типа, представленную вращением ротора. Энергия применяется с целью привода всех механизмов конструкции в работу.

Все электрические двигатели, которые представлены на сегодняшний день на отечественном рынке, имеют свойство обратимости. Оно говорит о том, что абсолютно любой генератор электрической энергии позволяет выполнять задачи двигателя. Как правило, каждая вращающая машина, создается с целью работы в одном режиме. В качестве примера можно привести двигатель или же генератор электрической энергии. В данном случае одна из обмоток трансформатора выполняет роль «приемника» электроэнергии, а вторая отвечает за вторичную обмотку – отдачу электрической энергии. Прежде всего, это позволяет как можно лучше адаптировать электрический двигатель к заданным условиям функционирования, а также максимально выгодно применить материалы. Проще говоря, обеспечить возможность получения максимальной мощности.

Покупка электрических двигателей в ООО «Промышленная Вентиляция»

Для того чтобы электродвигатель эксплуатировался без каких-либо проблем, его покупку нужно осуществить в проверенной компании, зарекомендовавшей себя с положительной стороны. Одной из таких компаний, работающих в Нижнем Новгороде, является ООО «Промышленная Вентиляция». Стоит сказать, что на сегодняшний день мы предлагаем большой выбор электрических двигателей от ведущих мировых производителей. Благодаря тому, что наша компания напрямую сотрудничает с компаниями-производителями, стоимость оборудования вполне приемлема. Для получения консультации или оформления заказа на покупку свяжитесь с нашим менеджером по телефону, указанному на сайте!

Основные достоинства вентильных реактивных электродвигателей / генераторов

Простая конструкция

Ротор и статор выполнены в виде пакетов листового магнитомягкого материала. На роторе ВРД отсутствуют обмотки и постоянные магниты. Фазные обмотки находятся только на статоре. Для уменьшения трудоемкости катушки обмотки якоря могут изготавливаться отдельно, а затем надеваться на полюсы статора.

Рис. 1. Полюсная катушка статора (25 витков медного провода диаметром 2 мм)

Рис. 2. Листы статора и ротора из магнитомягкого материала (сталь электротехническая 3411-3415 толщиной 0,35 мм)

Высокая ремонтопригодность

Простота обмотки якоря повышает ремонтопригодность ВРД/ВРГ, т.к. для ремонта достаточно сменить вышедшую из строя катушку.

Отсутствие механического коммутатора

Управление электромеханическим преобразователем электропривода/генератора осуществляется с помощью высокоэффективных силовых полупроводниковых элементов — IGBT или MOSFET (HEXFET) транзисторов, надежность которых существенно превышает надежность любых механических деталей, например: коллекторов, щеток, подшипников.

Отсутствие постоянных магнитов

ВРД/ВРГ не содержит постоянных магнитов ни на роторе, ни на статоре, при этом он успешно конкурирует по характеристикам с вентильными электрическими двигателями с постоянными магнитами (ВЭДПМ). В среднем, при одинаковых электрических и весогабаритных характеристиках ВРД/ВРГ имеет в 4 раза меньшую стоимость, значительно большую надежность, более широкий диапазон частот вращения, более широкий диапазон рабочих температур. Конструктивно, по сравнению с ВЭДПМ, ВРД/ВРГ не имеет ограничения по мощности (практически, мощность ВЭДПМ ограничивается пределом около 20-40 кВТ). ВЭДПМ требуют защиты от металлической пыли, боятся перегрева и сильных электромагнитных полей, в случае короткого замыкания обмотки превращаются в самовозгорающуюся систему. Вентильные реактивные электродвигатели/генераторы свободны от всех этих недостатков.

На роторе отсутствует обмотка

Ротор не имеет обмотки и выполнен в виде пакета листового магнитомягкого материала, например из обычной электротехнической стали.

Малое количество меди

На изготовление ВРД/ВРГ требуется в среднем 2-3 раза меньше меди, чем для коллекторного электродвигателя такой же мощности, и в 1,3 раза меньше меди, чем для асинхронного электродвигателя.

Tепловыделение происходит в основном только на статоре, при этом легко обеспечивается герметичная конструкция, воздушное или водяное охлаждение

В рабочем режиме не требуется охлаждение ротора. Для охлаждения ВРД/ВРГ достаточно использовать наружную поверхность статора.

Высокие массогабаритные характеристики

В большинстве случаев ВРД/ВРГ может быть выполнен с полым ротором. Толщина спинки ротора при этом должна быть не менее половины ширины полюса. Подбором количества полюсов статора и ротора могут быть оптимизированы массогабаритные характеристики электродвигателя/генератора, его мощность при заданном моменте и диапазоне частоты вращения.

Низкая трудоемкость

Простота конструкции ВРД/ВРГ снижает трудоемкость его изготовления. В сущности, его можно изготовить даже на не специализирующемся в области электромашиностроения промышленном предприятии. Для серийного производства ВРД/ВРГ требуется обычное механическое оборудование — штампы для изготовления шихтованных сердечников статора и ротора, токарные и фрезерные станки для обработки валов и корпусных деталей. Трудоемкие и сложные в технологическом отношении операции, например изготовление коллектора и щеток коллекторного электродвигателя или заливка клетки ротора асинхронного двигателя, здесь отсутствуют. По предварительным оценкам трудоемкость изготовления ЭМП вентильного реактивного электродвигателя составляет на 70% меньше трудоемкости изготовления коллекторного и на 40% меньше трудоемкости изготовления асинхронного электродвигателя.

Гибкость компоновки

Простота обмотки якоря и отсутствие обмотки и магнитов на роторе обеспечивает ВРД/ВРГ высокую гибкость компоновки. Конструкция электродвигателя/генератора может быть плоской, вытянутой, обращенной, секторной, линейной. Для выпуска целого типоряда электродвигателей/генераторов с различной мощностью можно использовать один и тот же комплект штампов для вырубки ротора и статора, поскольку для увеличения мощности достаточно увеличить соответственно длину набора ротора и статора. Не составляет труда изготовление машины с расположением статора как снаружи ротора, так и наоборот, а также встраивание электроники в корпус машины. Изменение коэффициента электромагнитной редукции позволяет создавать машины для облегченных и, напротив, тяжелых условий работы, включая моментные двигатели. Для привода некоторых рабочих машин выгоднее иметь линейные электродвигатели с возвратно-поступательным перемещением зубцового штока (аналога ротора). В ряде случаев может быть использована давно известная, но неэффективная в случае асинхронного электродвигателя конструкция дугостаторной машины, статор которой охватывает доступную для размещения дугу окружности ротора, в качестве которого может использоваться вал с зубчатым колесом.

На рисунках ниже приведены примеры некоторых возможных конструкций вентильных реактивных электродвигателей/генераторов. Синим цветом выделена подвижная часть электрической машины, зеленым — статор, красным — обмотки, серым — несущая конструкция.

Электродвигатели вентиляторов

Электродвигатели с внешним ротором

Конструкция электродвигателя с внешним ротором подобна конструкции асинхронного электродвигателя, но с небольшим отличием: ротор электродвигателя расположен снаружи статорной обмотки, а статор с обмотками расположен в центре электродвигателя. Такое оригинальное исполнение электродвигателя обеспечивает компактность вентиляционному агрегату. Вал электродвигателя вращается на шарикоподшипниках, закрепленных внутри статора, а рабочее колесо закреплено на корпусе ротора. Благодаря такой конструкции обеспечивается воздушное охлаждение электродвигателя, что позволяет применять вентиляторы в широком температурном диапазоне. Все электродвигатели и вентиляторы статически и динамически сбалансированы на заводе-изготовителе.

Оборудование с ЕС-моторами

Приводимый в действие с помощью электронного коммутирующего устройства (контроллера) ЕС мотор представляет собой электродвигатель постоянного тока, который в отличие от обычного двигателя постоянного тока не имеет трущихся и изнашивающихся деталей, таких как коллектор и щетки. Они заменены электронной платой ЕС контроллера, не требующей обслуживания. Новые электродвигатели характеризуется высокой производительностью и оптимальным управлением во всем диапазоне скоростей вращения. С помощью электронного контроллера ЕС мотора могут быть реализованы дополнительные функции, например управление вентилятором по датчику температуры, давления или другим параметрам.

Преимущества вентиляторов с ЕС- двигателем:

• экономичная работа на любой скорости вращения рабочего колеса вентилятора (вплоть до нуля);
• пониженное тепловыделение;
• габаритные размеры вентиляторов могут быть уменьшены благодаря конструкции с внешним ротором;
• максимальная скорость вращения вентилятора не зависит от частоты электрического тока в сети (возможна работа как в сети с частотой тока 50 Гц, так и в сети с частотой 60 Гц);
• высокий КПД при работе на малых оборотах;
• возможен обмен данными между персональным компьютером и вентилятором для задания и контроля рабочих характеристик;
• централизованное управление группой вентиляторов, объединенных в единую систему.

Специально разработанное программное обеспечение позволяет с высокой точностью управлять работой объединенных в сеть вентиляторов. На дисплей компьютера выводятся все параметры системы, и, при необходимости, можно задавать режим работы индивидуально для каждого вентилятора в сети.

Характеристики работы вентилятора, работающего в единой сети, могут быть централизованно скорректированы для удовлетворения параметров системы вентиляции. Данная технология позволяет настроить систему вентиляции в соответствии с требованиями конкретного потребителя.

Электрический двигатель

Есть вопросы или нужна коснультация?

• Склад самовывоза расположен по адресу: Нижний Новгород, ул. Родионова, д. 173.

• Доставка по Нижнему Новгороду и Нижегородской области производится собственным транспортом компании. В пределах области возможна бесплатная доставка. Условия бесплатной доставки оговариваются индивидуально.

подробнее

Принцип действия

В основу работы любой электричес кой машины положен принцип электромагнитной индукции . Электрическая машина состоит из неподвижной части — статора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или индуктора (для машин постоянного тока) и подвижной части — ротора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или якоря (для машин постоянного тока). В роли индуктора на маломощных двигателях постоянного тока очень часто используются постоянные магн иты.

Ротор может быть:

• короткозамкнутым;
• фазным (с обмоткой) — используются там, где необходимо уменьшить пусковой ток и регулировать частоту вращения асинхронного электродвигателя. В большинстве случаев это крановые электродвигатели серии МТКН которые повсеместно используются в крановых установках.

Якорь — это подвижная часть машин постоянного тока (двигателя или генератора) или же работающего по этому же принципу так называемого универсального двигателя (который используется в электроинструменте). По сути универсальный двигатель — это тот же двигатель постоянного тока (ДПТ) с последовательным возбуждением (обмотки якоря и индуктора включены последовательно). Отличие только в расчётах обмоток. На постоянном токе отсутствует реактивное (индуктивное и ли ёмкостное) сопротивление. Поэтому любая « болгарка », если из неё извлечь электронный блок, будет вполне работоспособна и на постоянном токе, но при меньшем напряжении сети.

Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя

При включении в сеть в статоре возникает круговое вращающееся магнитно е поле, которое пронизывает короткозамкнутую обмотку ротора и наводит в ней ток индукции. Отсюда, следуя закону Ампера (на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует ЭДС ), ротор приходит во вращение. Частота вращения ротора зависит от частоты питающего напряжения и от числа пар магнитных полюсов.

Разность между частотой вращения магнитного поля статора и частотой вращения ротора характеризует ся cкольжением . Двигатель называется асинхронным, так как частота вращения магнитного поля статора не совпадает с частотой вращения ротора.

Синхронный двигатель имеет отличие в конструкции ротора. Ротор выполняется либо постоянным магнитом, либо электромагнитом, либо имеет в себе часть беличьей клетки (для запуска) и постоянные или электромагниты. В синхронном двигателе частота вращения магнитного поля статора и частота вращения ротора совпадают. Для запуска используют вспомогательные асинхронные электродвигатели, либо ротор с короткозамкнутой обмоткой.

Асинхронные двигатели нашли широкое применение во всех отраслях техники. Особенно это касается простых по конструкции и прочных трехфазных асинхронных двигателей с коротко-замкнутыми роторами, которые надежнее и дешевле всех электрических двигателей и практически не требуют никакого ухода. Название «асинхронный» обусловлено тем, что в таком двигателе ротор вращается не синхронно с вращающимся полем статора. Там, где нет трехфазной сети, асинхронный двигатель может включаться в сеть однофазного тока.

Статор асинхронного электродвигателя состоит, как и в синхронной машине, из пакета, набранного из лакированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, в пазах которого уложена обмотка. Три фазы обмотки статора асинхронного трехфазного двигателя, пространственно смещенные на 120°, соединяются друг с другом звездой или треугольником.

На рис.1. показана принципиальная схема двухполюсной машины — по четыре паза на каждую фазу. При питании обмоток статора от трехфазной сети получается вращающееся поле, так как токи в фазах обмотки, которые смещены в пространстве на 120° друг относительно друга сдвинуты по фазе друг относительно друга на 120°.

Для синхронной частоты вращения nc поля электродвигателя с р парами полюсов справедливо при частоте тока:

При частоте 50 Гц получаем для= 1, 2, 3 (двух-, четырех- и шести-полюсных машин) синхронные частоты вращения поля= 3000, 1500 и 1000 об/мин.

Ротор аси нхронного электродвигателя также состоит из листов электротехнической стали и может быть выполнен в виде короткозамкнутого ротора (с « беличьей клеткой ») или ро тора с контактными кольцами (фазный ротор).

В короткозамкнутом роторе обмотка состоит из металлических стержней (медь, бронза или алюминий), которые расположены в пазах и соединяются на концах закорачивающими кольцами (рис. 1). Соединение осуществляется методом пайки твердым припоем или сваркой. В случае применения алюминия или алюминиевых сплавов стержни ротора и закорачивающие кольца, включая лопасти вентилятора, расположенные на них, изготавливаются методом литья под давлением.

У ротора электродвигателя с контактными кольцами в пазах находится трехфазная обмотка, похожая на обмотку статора, включенную, например, звездой; начала фаз соединяются с тремя контактными кольцами, закрепленными на валу. При пуске двигателя и для регулировки частоты вращения можно подключить к фазам обмотки ротора реостаты (через контактные кольца и щетки). После успешного разбега контактные кольца замыкаются накоротко, так что обмотка ротора двигателя выполняет те же самые функции, что и в случае короткозамкнутого ротора.

Классификация электродвигателей

По принципу возникновения вращающего момента электродвигатели можно разделить на гистерезисные имагнитоэлектрические. У двигателей первой группы вращающий момент создается вследствие гистерезиса при перемагничивании ротора. Данные двигатели не являются традиционными и не широко распространены в промышленности.

Наиболее распространены магнитоэлектричес кие двигатели, которые по типу потребляемой энергии подразделяется на две большие группы — на двигатели постоянного тока и двигатели переменного тока(также существуют универсальные двигатели, которые могут питаться обоими видами тока).

Двигатели постоянного тока

Двигатель постоянного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляется постоянным током . Данная группа двигателей в свою очередь по наличию щёточно-коллекторного узла подразделяется на:

Щёточно-коллекторный узел обеспечивает электрическое соединение цепей вращающейся и неподвижной части машины и является наиболее ненадежным и сложным в обслуживании конструктивным элементом.

По типу возбуждения коллекторные двигатели можно разделить на:

1. Двигатели с независимым возбужден ием от электромагнитов и постоянных магнитов ;
2. Двигатели с самовозбуждением.

Двигатели с самовозбуждением делятся на:

1. Двигатели с параллельным возбуждением (обмотка якоря включается параллельно обмотке возбуждения);
2. Двигатели последовательного возбуждения (обмотка якоря включается последовательно обмотке возбуждения);
3. Двигатели смешанного возбужд ения (обмотка возбуждения включается частично последовательно частично параллельно обмотке якоря).

Бесколлекторные двигатели (вентильные двигатели) — электродвигатели, выполненные в виде замкнутой системы с использованием датчика положения ротора , системы управления (преобразователя координат) и силового полупроводникового преобразователя ( инвертора ). Принцип работы данных двиг ателей аналогичен принципу работы синхронных двигателей.

Двигатели переменного тока

Двигатель переменного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляется переменным током . По принципу работы эти двигатели разделяются на синхронные и асинхронные двигатели. Принципиальное различие состоит в том, что в синхронных машинах первая гармоника магнитодвижущей силы статора движется со скоростью вращения ротора (благодаря чему сам ротор вращается со скоростью вращения магнитного поля в статоре), а у асинхронных — всегда есть разница между скоростью вращения ротора и скоростью вращения магнитного по ля в статоре (поле вращается быстрее ротора).

Синхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, ротор которого вращается синхронно с магнитным полем питающего напряжения. Данные двигатели обычно используются при больших мощностях (от сотен киловатт и выше).

Существуют синхронные двигатели с дискретным угловым перемещением ротора — шаговые двигатели . У них заданное положение ротора фиксируется подачей питания на соответствующие обмотки. Переход в другое положение осуществляется путём снятия напряжения питания с одних обмоток и передачи его на другие. Ещё один вид синхронных двигателей — вентильный реактивный электродвигатель , питание обмоток которого формируется при помощи полупроводниковых элемент ов.

Асинхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, в котором частота вращения ротора отличается от частоты вращающего магнитного поля, создаваемого питающим напряжением. Эти двигатели наиболее распространены в настоящее время.

По количеству фаз двигатели переменного тока подразделяются на:

• однофазные — запускаются вручную, или имеют пусковую обмотку, или имеют фазосдвигающую цепь;
• двухфазные — в том числе конденсаторные ;
• трёхфазные ;
• многофазные ;

Универсальный коллекторный электродвигатель

Универсальный коллекторный электродвигатель — коллекторный электродвигатель, который может работать и на постоянном токе и на переменном токе. Изготавливается только с последовательной обмоткой возбуждения на мощности до 200 Вт. Статор выполняется шихтованным из специальной электротехнической стали. Обмотка возбуждения включается частично при переменном токе и полностью при постоянном. Для переменного тока номинальные напряжения 127, 220 В, для постоянного 110, 220 В. Применяется в бытовых аппаратах, электроинструментах. Двигатели переменного тока с питанием от промышленной сети 50 Гц не позволяют получить частоту вращения выше 3000 об/мин. Поэтому для получения высоких частот применяют коллекторный электродвигатель, который к тому же получается легче и меньше двигателя переменного тока той же мощности или применяют специальные передаточные механизмы, изменяющие кинематические параметры механизма до необходимых нам (мультипликаторы). При применении преобразователей частоты или наличии сети повышенной частоты (100, 200, 400 Гц) двигатели переменного тока оказываются легче и меньше коллекторных двигателей (коллекторный узел иногда занимает половину пространства). Ресурс асинхронных двигателей переменного тока гораздо выше, чем у коллекторных, и определяется состоянием подшипников и изоляции обмоток.

Синхронный двигатель с датчиком положения ротора и инвертором является электронным аналогом коллекторного двигателя постоянного тока. Строго говоря, универсальный коллекторный двигатель является коллекторным электродвигателем постоянного тока с последовательно включенными обмотками возбуждения (статора), оптимизированным для работы на переменном токе бытовой электрической сети. Такой тип двигателя независимо от полярности подаваемого напряжения вращается в одну сторону, так как за счёт последовательного соединения обмоток статора и ротора смена полюсов их магнитных полей происходит одновременно и результирующий момент остаётся направленным в одну сторону. Для возможности работы на переменном токе применяется статор из магнитно-мягкого материала, имеющего малый гистерезис (сопротивление перемагничиванию). Для уменьшения потерь на вихревые токи статор выполняют наборным из изолированных пластин. Особенностью (в большинстве случаев — достоинством) работы такого двигателя именно на переменном токе (а не на постоянном такого же напряжения) является то, что в режиме малых оборотов (пуск и перегрузка) индуктивное сопротивление обмоток статора ограничивает потребляемый ток и соответственно максимальный момент двигателя (оценочно) до 3—5 от номинального (против 5—10 при питании того же двигателя постоянным током). Для сближения механических характеристик у двигателей общего назначения может применяться секционирование обмоток статора — отдельные выводы (и меньшее число витков обмотки статора) для подключения переменного тока.

Синхронный электродвигатель возвратно-поступательного движения

Принцип его работы заключается в том, что подвижная часть двигателя представляет собой постоянные магниты, закреплённые на штоке. Через неподвижные обмотки пропускается переменный ток и постоянные магниты под действием магнитного поля, создаваемого обмотками, перемещают шток возвратно-поступательным образом.

Оформление покупки, оплата, доставка

Оформить заказ Вы можете следующими способами:

• По телефонам: 8 (831) 299-90-62, 8 (831) 299-90-63, 8 (831) 272-54-74, 8 (831) 438-01-23
• По общей электронной почте: [email protected]
• или написав одному из менеджеров по продажам:
  • Екатерина, [email protected]
  • Светлана, [email protected]
  • Павел, [email protected]

В течение рабочего дня с Вами свяжется менеджер для уточнения деталей и завершения оформления заказа.

Оплата производится по выставленному счету. подробнее об оплате

Доставка в пределах Нижнего Новгорода и области осуществляется собственным транспортом. Условия бесплатной доставки оговариваются индивидуально. Доставка в другие регионы осуществляется транспортной компанией. подробнее о доставке

Самовывоз в Нижнем Новгороде со склада по адресу: Нижний Новгород, ул. Родионова, д. 173. как проехать

Мы готовы ответить на любые ваши вопросы в рабочее время (ПН — ЧТ • 09:00 — 17:00; ПТ • 09:00 — 16:00)