Электродвигатели — их назначение и области применения

Электродвигатели — их назначение и области применения

Подписка на рассылку

• ВКонтакте
• Facebook
• ok
• Twitter
• YouTube
• Instagram
• Яндекс.Дзен
• TikTok

Электродвигатель является специальной машиной, которая электрическую энергию преобразует в механическую. Учитывая род тока электроустановки, в которой работает электрическая машина, используются основные типы электродвигателей — постоянного и переменного тока.

Электромоторы переменного тока подразделяются на синхронные и асинхронные. Асинхронные, в свою очередь, делятся на общепромышленные, взрывозащищенные и крановые.

Электромашины переменного тока бывают однофазными и трехфазными. На современном этапе довольно широкое применение находят трехфазные синхронные и асинхронные электромоторы.

Сегодня асинхронные электромоторы являются наиболее востребованными электрическими двигателями. Такую широкую популярность асинхронные устройства получили из-за своей простоты конструкции и довольно высокой эксплуатационной надежности. Асинхронный электродвигатель довольно часто применяют в бытовой технике и на промышленных предприятиях.

В тех случаях, когда в приводах не нужны большие пусковые моменты, применяют электродвигатель с короткозамкнутым ротором. А когда не требуется плавной регулировки скорости и мощность электродвигателя большая, используется асинхронный электродвигатель с фазным ротором. Электромоторы асинхронные с фазным ротором используются в тех случаях, когда нужно снизить пусковой ток и увеличить пусковой момент.

Асинхронные однофазные агрегаты применяются в сети переменного тока 220 вольт. Такие электромоторы нашли широкое применение в бытовых стиральных машинах, бетономешалках, строительном электроинструменте, кухонных многофункциональных комбайнах, в деревообрабатывающих и сверлильных станках и другом бытовом оборудовании.

Асинхронные электрические двигатели также применяются для приводов различных крановых установок промышленного назначения, всевозможных грузовых лебедок и прочих устройств, которые применяются в производстве. Электромоторы переменного тока имеют огромное значение для многих отраслей промышленности. Асинхронные агрегаты могут быть с преобразовательным устройством в виде коллектора (коллекторные электродвигатели) или не иметь его (бесколлекторные электромоторы).

Коллекторные и бесколлекторные электродвигатели переменного тока применяются в различных промышленных и бытовых электроустройствах (холодильниках, пылесосах, мясорубках, электрическом инструменте, вентиляторах, соковыжималках) и в медицинской технике. Они рассчитаны на работу как от сети постоянного тока, так и от сети переменного тока. Для коллекторных электродвигателей характерен большой пусковой момент и относительно малые размеры.

Бесколлекторные электромоторы имеют малый уровень электромагнитных излучений и низкий уровень шума. Для них характерен высокий ресурс эксплуатации. В большинстве случаев бесколлекторные электродвигатели эксплуатируются в местах со взрывоопасной средой, например в нефтегазовой промышленности.

Довольно широкое распространение среди электромоторов переменного тока получили асинхронные электромоторы с трехфазной симметричной обмоткой на сердечнике статора, которые запитываются от сети переменного тока

Примечательно, что асинхронные электродвигатели, как правило, используются как двигатели, а синхронные электромоторы чаще всего используются как генераторы.

Синхронные электродвигатели являются двухобмоточными электрическими машинами, в которых одна из обмоток подсоединена к электрической сети с определенной постоянной частотой вращения, при этом вторая регулярно возбуждается постоянным током с частотой вращения ротора, которая не зависит от нагрузки. Такие машины применяются в качестве электродвигателей в крупных установках, таких как приводы поршневых компрессоров и воздухопроводов и, как правило, используются в качестве генераторов.

Скорость вращения синхронных моторов находится в постоянном соотношении к определенной частоте электрической сети.

Рольганговые электромоторы применяются для приводов, которые эксплуатируются в условиях высоких температур различного металлургического производства. Взрывозащищенные электромоторы предназначены для привода разных механизмов в газовой, химической, нефтеперерабатывающей промышленности, где могут появляться различные взрывоопасные соединения газов и паров с воздухом. Различные крановые электромоторы в основном предназначены для всевозможных крановых механизмов всех типов. Они могут быть применены для привода других механизмов, которые работают в кратковременных режимах эксплуатации.

Общепромышленные электромоторы широко используются в деревообрабатывающей промышленности, станкостроении, всевозможных системах промышленной вентиляции, различных транспортерах, подъемниках, всевозможном насосном оборудовании.

Электро двигатели как их делают

В бытовой технике в основном применяют электродвигатели переменного тока двух видов: коллекторные (электробритва, швейная машина, пылесос, универсальная кухонная машина, электродрель и др.) и асинхронные (стиральная машина, холодильник).
Коллекторный электродвигатель является универсальным. Он может работать от постоянного и переменного токов. Принцип действия двигателя основан на взаимодействии проводника (якоря) с электрическим током и магнитным полем, создаваемым электромагнитом (индуктором). Механическая сила, возникающая при таком взаимодействии, заставляет вращаться якорь (ротор). Направление движения проводника с током определяется по правилу левой руки. Электрический двигатель с вращающимся валом был впервые сконструирован в 1834 г. русским физиком Б.С. Якоби (1801-1874).

На рисунке ниже показано устройство коллекторного двигателя.

Станина и сердечник электромагнита двигателя переменного тока выполнена из листов электротехнической стали для уменьшения потерь энергии на нагревание сердечника. У двигателя постоянного тока эти детали в основном делают сплошными. Обмотка возбуждения электромагнита в двигателях переменного тока включается последовательно с обмоткой якоря. При таком соединении весь ток якоря проходит по обмотке возбуждения, обеспечивая большой пусковой момент двигателя.

Асинхронный двигатель не имеет коллектора и щеток, следовательно, в нем не возникает искра.
Принцип работы асинхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля с токами, которые наводятся этим полем в проводниках короткозамкнутого ротора. По закону Ленца в проводниках наводится ток такого направления, что своим магнитным полем препятствует причине, его создающей, т.е. тормозит вращающееся магнитное поле. Поскольку ротор укреплен в подшипниках, то он приходит в движение в направлении вращения поля. Скорость вращения ротора не совпадает со скоростью вращения магнитного поля статора, поэтому такие двигатели называются асинхронными. Отставание вращения ротора относительно магнитного поля статора называется скольжением. Оно составляет 3-6%.
При скорости вращения магнитного поля 3000 об/мин ротор вращается со скоростью 2800 об/мин. Если в статор двигателя уложено шесть обмоток (две пары полюсов), то поле статора вращается со скоростью 1500 об/мин, а ротор — со скоростью 1400 об/мин.

На рисунке ниже изображен асинхронный двигатель в разобранном виде.

Конструктивно асинхронный двигатель, как и всякая электрическая машина, состоит из двух основных частей: неподвижной части — статора и вращающейся части — ротора.

Статор имеет три обмотки, расположенные на кольцевом сердечнике и смещенные в пространстве на 120°, а ротор имеет обмотку в виде многих короткозамкнутых витков, уложенных на цилиндрическом сердечнике. Обмотка ротора без сердечника похожа на беличье колесо и называется коротко-замкнутой или обмоткой беличьего колеса. Она представляет собой стержни, замкнутые по торцам кольцами.
Асинхронные двигатели просты по устройству, надежны в работе. Они применяются во всех отраслях народного хозяйства. Из общего количества электродвигателей, изготавливаемых заводами, асинхронные двигатели составляют примерно 95%.
К недостаткам этих двигателей относятся: 1) невозможность получить постоянное и точное число оборотов на валу; 2) при пуске имеют большой ток; 3) чувствительны к колебаниям напряжения в сети.

Квартирная электропроводка является однофазной. Поэтому для использования трехфазного асинхронного двигателя в домашних условиях необходимо подключать дополнительно конденсаторы. На рис. справа показано включение трехфазного двигателя в однофазную сеть.

Недостатком этого способа подключения трехфазных двигателей в однофазную сеть является использование дорогостоящих бумажных конденсаторов большой емкости. Так, на каждые 100 Вт мощности нужен конденсатор емкостью 10 мкФ, рассчитанный на напряжение 250-450 В.
Наряду с трехфазными асинхронными двигателями применяются однофазные асинхронные двигатели. Эти двигатели имеют на статоре две обмотки: рабочую и пусковую. Обмотки расположены под углом 90° относительно друг друга. При включении в сеть обмоток образуется вращающееся магнитное поле и короткозамкнутый ротор приходит во вращение так же, как у трехфазного асинхронного двигателя. При этом появляется скольжение ротора и пусковая обмотка может быть отключена с помощью индукционного выключателя или специального реле.

Электродвигатели обладают большими преимуществами по сравнению с другими видами двигателей (паровыми, внутреннего сгорания): они экологичны—при работе не выделяют вредных газов, дыма или пара; экономичны — для них не нужен запас топлива и воды; их легко установить в любом доступном месте (на стене, под полом трамвая, троллейбуса, в корпусе игрушки и т. д.).
Для нужд народного хозяйства промышленность выпускает большое количество разнообразных электродвигателей: от миниатюрных, например для игрушек и моделей, до двигателей огромных размеров — для кораблей, электровозов. Электродвигатели различаются не только размерами, но и назначением, конструкцией, частотой вращения ротора.

На электротехнических предприятиях изготовлением электродвигателей занимаются рабочие разных профессий. Намотку катушек статора и ротора, соединение отдельных их частей осуществляют электромонтеры-обмотчики. Собирают электродвигатели слесари-сборщики. Они должны владеть навыками выполнения не только электромонтажных, но и слесарных работ.

Электро двигатели как их делают

На сайте представлена лишь часть позиций каталога VEM.

Если Вы не нашли нужный Вам артикул, отправьте запрос на почту [email protected] и мы обязательно вышлем вам КП.

О компании

Предшественник немецкой компании ВЭМ – объединение VEM VVB, созданное в 1948 году из VEM Sachsenwerk GmbH (основана в 1886 году), VEM motors Thurm GmbH (основана в 1908 году) и VEM motors GmbH (основана в 1938 году). С 1961 года продукция объединения оснащается товарным знаком VEM. В 1990 году объединение превращается в акционерное общество, которое в 1997 году приватизируется семьей Мэркле. В 2011 году покупается «transreschAntriebssysteme Berlin GmbH». Сегодня это независимое от концернов машиностроительное предприятие, заводы которого расположены в Вернигэроде, Цвикау, Дрездене, Краушвитце, Берлине, Пьештяни и Мосте (в Словакии).

Электродвигатели и открытовихревые насосные агрегаты. Это стандартные и специальные электрические двигатели: трехфазные асинхронные высоковольтные электродвигатели переменного тока с короткозамкнутым или фазным ротором с различными типами охлаждения и защиты; двигатели постоянного тока для монтажа в автоматизированные промышленное оборудование, оснащенное электроприводом постоянного тока, краны, тепловозы, карьерные самосвалы, тракторы; редукторные электродвигатели общепромышленного пользования с мощностью 0,06 — 500 кВт.

Асинхронные двигатели используются практически во всех отраслях промышленности. Различные виды охлаждения и защиты делают их универсальными. Например, трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором и встроенным тормозом считается тормозным. Существуют так же агрегаты с повышенной степенью защиты, взрывозащищенные, устойчивые к воздействию агрессивной химии, с водяным охлаждением, в морском исполнении (для речных и морских судов).

Моторы редукторы надежны в эксплуатации, так как оснащены подшипниками для электродвигателей от известных производителей, способными прослужить до 20-40 тысяч часов без замены смазки.

Взрывозащищенные электродвигатели VEM серий KPER, K12R, K11R спроектированы таким образом, чтобы минимизировать или исключить перегрев, искрение и возникновение дуг. Вся продукция прошла тестирование и получила сертификат соответствия по уровню взрывозащиты EN 60079-0, 60079-1, 60079-7, или N 60079-15 / IEC 60079-15, или EN 61241, а также ATEX 114 (95, 100а). Взрывозащищенные электродвигатели VEM обладают энергоэффективностью класса IE1, IE2, IE3 в зависимости от конкретной модели и представлены в ассортименте типоразмеров. Имеются различные варианты защиты корпуса: IP 54, IP 55, IP 56, IP 65. Электродвигатели VEM могут работать в диапазоне температур от -40°C до +40°C, а некоторые модели выдерживают перепады от -20°C до +55°C.

Встроенная в электродвигатели VEM серий B21R, BE1R, B41R тормозная система позволяет быстро и безопасно остановить их, что особенно важно в эксплуатации лифтов, подъемных кранов, лебедок, конвейеров и станков. Тип тормоза: двухдисковая пружина. Корпус тормозных электродвигателей VEM имеет степень защиты IP55, IP56, IP65 и выполнен из серого чугуна, данный материал был выбран из-за своих низких вибрационных качеств. Тормозные электродвигатели VEM имеют энергоэффективность класса IE1, IE2, IE3 и работают в диапазоне от 750 до 3000 оборотов в минуту при температурах от -20C до +40C на высоте до 1000 метров над уровнем моря.

Рольганговые электродвигатели VEM, работающие от сети или с частотным преобразователем, находят широкое применение в металлургии и устанавливаются на прокатных станах, успешно работая в различных режимах производственного цикла и предоставляя возможность регулирования пуска, остановки и приостановки, а также обратного хода. Электродвигатели VEM данного типа хорошо зарекомендовали себя при эксплуатации в условиях нестандартных температур и нагрузок, в том числе при работе в горячих цехах на сталелитейном производстве и при значительных перегрузках. Рольганговые электродвигатели VEM выпускаются в трех сериях в зависимости от нагрузки и условий эксплуатации: серия AE1R, AE1O и AE1F (различаются между собой типом охлаждения) предназначены для работы в легком режиме, серия ARC — для тяжелого режима эксплуатации, прочность конструкции усилена кольцевыми ребрами, серия ARB также создана для работы в тяжелом режиме, но имеет питание от сети, а не от частотного преобразователя.

Судовые электродвигатели VEM для морских судов используются для работы различных бортовых агрегатов и разработаны с учетом особых климатических условий и повышенных механических нагрузок в агрессивной среде. При производстве этих типов электродвигателей полностью соблюдаются все требования и предписания соответствующих отраслевых классификационных обществ. Двигатели оснащены дополнительной защитой от влажной среды, брызг, солености и резких колебаний температур. Двигатели разных серий предназначены для работы над и под водой.

Электродвигатели с фазным ротором

VEM разрабатывает и производит электродвигатели с фазным ротором, которые применяются на разных промышленных производствах, где требуется работа в повторно-кратковременном режиме, оборудование часто останавливается и снова запускается, а также в тех областях, где режимы работы считаются тяжелыми, например в горнодобывающей отрасли. Электродвигатели VEM с фазным ротором имеют несколько вариантов системы охлаждения — самовентиляцию, принудительную вентиляцию и без вентиляции. По индивидуальному заказу возможна модификация электродвигателя и установка дополнительных опций для облегчения контроля работы двигателя и защиты от перегрузок.

Электродвигатели​ с водяным охлаждением

Серии электродвигателей VEM с водяным охлаждением повышают производительность оборудования, не добавляя шум и вибрацию и не требуя обеспечения дополнительной вентиляции. Электродвигатели VEM легко встраиваются в существующие на предприятии системы охлаждения жидкостями и имеют прочный корпус, устойчивый к агрессивным воздействиям окружающей среды. Существуют специальные версии двигателей, предназначенные для работы с открытыми системами охлаждения и имеющие повышенную степень защиты (выше IP55). По желанию заказчика может быть установлено дополнительное оборудование (датчики контроля, защита от перегрузки), а также произведены модификации для повышения надежности и оптимизации работы).

Виды электродвигателей и их особенности

Экономичность и надежность оборудования напрямую зависят от электродвигателя, поэтому его выбор требует серьезного подхода.

Посредством электродвигателя электрическая энергия преобразуется в механическую. Мощность, количество оборотов в минуту, напряжение и тип питания являются основными показателями электродвигателей. Также, большое значение имеют массогабаритные и энергетические показатели.

Электродвигатели обладают большими преимуществами. Так, по сравнению с тепловыми двигателями сопоставимой мощности, по размеру электрические двигатели намного компактнее. Они прекрасно подходят для установки на небольших площадках, например в оборудовании трамваев, электровозов и на станках различного назначения.

При их использовании не выделяется пар и продукты распада, что обеспечивает экологическую чистоту. Электродвигатели делятся на двигатели постоянного и переменного тока, шаговые электродвигатели, серводвигатели и линейные.

Электродвигатели переменного тока, в свою очередь, подразделяются на синхронные и асинхронные.

Электродвигатели постоянного тока

Используются для создания регулируемых электроприводов с высокими динамическими и эксплуатационными показателями. К таким показателям относятся высокая равномерность вращения и перезагрузочная способность. Их используют для комплектации бумагоделательных, красильно-отделочных и подъемно-транспортных машин, для полимерного оборудования, буровых станков и вспомогательных агрегатов экскаваторов. Часто они применяются для оснащения всех видов электротранспорта.

Электродвигатели переменного тока

Пользуются более высоким спросом, чем двигатели постоянного тока. Их часто используют в быту и в промышленности. Их производство намного дешевле, конструкция проще и надежнее, а эксплуатация достаточно проста. Практически вся домашняя бытовая техника оборудована электродвигателями переменного тока. Их используют в стиральных машинах, кухонных вытяжных устройствах и т.д. В крупной промышленности с их помощью приводится в движение станковое оборудование, лебедки для перемещения тяжелого груза, компрессоры, гидравлические и пневматические насосы и промышленные вентиляторы.

Шаговые электродвигатели

Действуют по принципу преобразования электрических импульсов в механическое перемещение дискретного характера. Большинство офисной и компьютерной техники оборудовано ими. Такие двигатели очень малы, но высокопродуктивны. Иногда и востребованы в отдельных отраслях промышленности.

Серводвигатели

Относятся к двигателям постоянного тока. Они высокотехнологичны. Их работа осуществляется посредством использования отрицательной обратной связи. Такой двигатель отличается особой мощностью и способен развивать высокую скорость вращения вала, регулировка которого осуществляется с помощью компьютерного обеспечения. Такая функция делает его востребованным при оборудовании поточных линий и в современных промышленных станках.

Линейные электродвигатели

Обладают уникальной способностью прямолинейного перемещения ротора и статора относительно друг друга. Такие двигатели незаменимы для работы механизмов, действие которых основано на поступательном и возвратно-поступательном движении рабочих органов. Использование линейного электродвигателя способно повысить надежность и экономичность механизма благодаря тому, что значительно упрощает его деятельность и почти полностью исключает механическую передачу.

Синхронные двигатели

Являются разновидностью электродвигателей переменного тока. Частота вращения их ротора равняется частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре. Их используют для компрессоров, крупных вентиляторов, насосов и генераторов постоянного тока, так как они работают с постоянной скоростью.

Асинхронные двигатели

Также, относятся к категории электродвигателей переменного тока. Частота вращения их ротора отличается от частоты вращения магнитного поля, которое создается током обмотки статора. Асинхронные двигатели разделяются на два типа, в зависимости от конструкции ротора: с короткозамкнутым ротором и фазным ротором. Конструкция статора в обоих видах одинакова, различие только в обмотке.

Электродвигатели незаменимы в современном мире. Благодаря им значительно облегчается работа людей. Их использование помогает снизить затрату человеческих сил и сделать повседневную жизнь намного комфортнее.