Зачем нужен якорь в электродвигателе. Разбираемся в принципах работы электродвигателей: преимущества и недостатки разных видов
Электродвигатели – это устройства, в которых электрическая энергия превращается в механическую. В основе принципа их действия лежит явление электромагнитной индукции.
Однако способы взаимодействия магнитных полей, заставляющих вращаться ротор двигателя, существенно различаются в зависимости от типа питающего напряжения – переменного или постоянного.
В м. которые имеют твердое статорное ярмо, это смещение может достигать 50 °, создавая дополнительную электродвижущую силу, амплитуда которой дает меру трудности переключения. Уменьшение пульсации тока может быть достигнуто посредством последовательной индуктивной индуктивности, которая уменьшает разрывы проводимости и ограничивает пики тока при резких изменениях нагрузки.
Приводы переменного тока. Регулирование скорости также выполняется с большой простотой, поскольку для элементарных характеристик машины напряжение якоря составляет прямую переменную команды для скорости; это только вопрос нахождения правильной сетки компенсации, которая должна быть вставлена на кольцо обратной связи по скорости. По сути, приложения с низким энергопотреблением с высокой динамической производительностью включают в себя первоклассные машины для обработки жидкостей, тяги и для обрабатывающей промышленности, а вторые приложения включают роботизацию и станки. если электропривод должен работать на широком диапазоне скоростей с возможностью остановки и позиционирования и с быстрым и точным переходным откликом.
В основе принципа работы электродвигателя постоянного тока лежит эффект отталкивания одноименных полюсов постоянных магнитов и притягивания разноименных. Приоритет ее изобретения принадлежит русскому инженеру Б. С. Якоби. Первая промышленная модель двигателя постоянного тока была создана в 1838 году. С тех пор его конструкция не претерпела кардинальных изменений.
Это датчики и компьютеры, которые способ, интегрированный в привод, значительно увеличивая сложность и стоимость. Если быстрый и точный ответ не является приоритетом или даже необходим в рабочем цикле работы машины, можно упростить структуру управления, исключив внутреннее кольцо управления крутящим моментом или заменив его на ограничивающее ток кольцо, которое может работать. в качестве прерывистого ограничителя на пару, когда ток превышает заранее определенное опорное значение в приводе с регулируемой скоростью, можно довольно просто ограничить максимальную «ошибку скорости таким образом, чтобы гарантировать, что» ускорение м не является чрезмерным:. в Таким образом создается прерывистая форма управления крутящим моментом, которая работает только при слишком быстром изменении скорости.
В двигателях постоянного тока небольшой мощности один из магнитов является физически существующим. Он закреплен непосредственно на корпусе машины. Второй создается в обмотке якоря после подключения к ней источника постоянного тока. Для этого используется специальное устройство – коллекторно-щеточный узел. Сам коллектор – это токопроводящее кольцо, закрепленное на валу двигателя. К нему подключены концы обмотки якоря.
Эти упрощенные структуры управления позволяют значительно снизить стоимость привода и являются более чем удовлетворительными во всех приложениях с низкими характеристиками динамика. Две существующие структуры м. т.е. асинхронные и синхронные, создают разные проблемы в дисках, в которых они входят, и требуют отдельной обработки.
Асинхронные двигатели. С другой стороны, благодаря выражению электромагнитного момента машины выведено, что постоянным потоком определяется только пульсацией размеров ротора, т.е. так называемым скользящим импульсом ω и, будучи скользящим. Помимо этой предельной кривой все еще есть возможность увеличить скорость машины, которая может быть использована за счет увеличения частоты мощности, но сохранения постоянной ω и уменьшения поглощаемого тока. Это недорогой накопитель, используемый для одно - или многомоторных приложений, где не требуются специальные динамические характеристики.
Чтобы возник вращающий момент, необходимо непрерывно менять местами полюса постоянного магнита якоря. Происходить это должно в момент пересечения полюсом так называемой магнитной нейтрали. Конструктивно такая задача решается разделением кольца коллектора на секторы, разделенные диэлектрическими пластинами. Концы обмоток якоря присоединяются к ним поочередно.
В приводе с м. асинхронный, существует много преимуществ в управлении током статора, а не напряжением. Как будет описано ниже, управляемый ток статора может быть подан в м. с помощью токового преобразователя с регулируемой токовой амплитудой или инвертора тока первое решение специально используется в высокопроизводительных динамических приводах до мощности десятков кВт, а инвертированный инвертор тока используется для более высоких мощностей, в приложениях, где может быть принята характерная низкочастотная пульсация крутящего момента.
Чтобы соединить коллектор с питающей сетью используются так называемые щетки – графитовые стержни, имеющие высокую электрическую проводимость и малый коэффициент трения скольжения.
Обмотки якоря не подключены к питающей сети, а посредством коллекторно-щеточного узла соединены с пусковым реостатом. Процесс включения такого двигателя состоит из соединения с питающей сетью и постепенного уменьшения до нуля активного сопротивления в цепи якоря. Электромотор включается плавно и без перегрузок.
На рис. 22 - типичный закон изменения тока статора как функция скользящего импульса для работы с постоянным потоком. Обратите внимание, что номинальный крутящий момент можно изменять, регулируя ток статора и скользящий импульс по закону, показанному на рис. 22 и, в конечном счете, обеспечить функционирование стабильной части номинальной ударной характеристической характеристики. Важнейшим следствием этого является то, что в отличие от привода со сжатым напряжением привод с постоянным током не может работать с разомкнутым контуром, но для обеспечения стабильности работы требуется управление скоростью с замкнутой цепью.
Особенности использования асинхронных двигателей в однофазной цепи
Несмотря на то, что вращающееся магнитное поле статора проще всего получить от трехфазного напряжения, принцип действия асинхронного электродвигателя позволяет ему работать и от однофазной, бытовой сети, если в их конструкцию будут внесены некоторые изменения.
Обычно принимается шаблон, в котором также рассчитана ссылка скользящего импульса, показана на рис. Поэтому на практике очень трудно получить поток в постоянную щель с использованием вышеупомянутого отношения, рассчитанного с постоянными значениями параметров. Следует также отметить, что такой отчет был рассчитан в условиях регулярности и не более общих переходных условий. Что касается управления рис. 24 обеспечивает хорошую производительность для многих применений, с высокими динамическими характеристиками необходимо применять более сложные структуры управления, в которых можно очень точно контролировать поток воздуха и быстро и легко регулировать крутящий момент.
Для этого на статоре должно быть две обмотки, одна из которой является «пусковой». Ток в ней сдвигается по фазе на 90° за счет включения в цепь реактивной нагрузки. Чаще всего для этого
Практически полная синхронность магнитных полей позволяет двигателю набирать обороты даже при значительных нагрузках на валу, что и требуется для работы дрелей, перфораторов, пылесосов, «болгарок» или полотерных машин.
Такие стратегии, как, например, представленные на рис. 25, в основном основаны на принципе создания независимых колец регулирования потока и крутящего момента. Для этой цели напряженность и токи м. для расчета фактических значений расхода и крутящего момента. Ошибка потока над эталонным значением используется для вычисления текущей команды, которая должна быть отправлена генератору опорных синусоид, ошибка крутящего момента используется для расчета скользящего импульсного управления, которое затем служит для расчета команда частоты токов статора.
Если в питающую цепь такого двигателя включен регулируемый , то частоту его вращения можно плавно менять. А вот направление, при питании от цепи переменного тока, изменить не удастся никогда.
Такие электромоторы способны развивать очень высокие обороты, компактны и имеют больший вращающий момент. Однако наличие коллекторно-щеточного узла снижает их моторесурс – графитовые щетки достаточно быстро истираются на высоких оборотах, особенно если коллектор имеет механические повреждения.
Как будет объяснено ниже, статор машины может быть под напряжением с синусоидальными токами, с преимуществом исключая крутящий момент инвертора с пошаговыми инверторами, а с другой стороны, достижение преимущества регулирования тока, включая упрощение управления и устранение влияния параметров ротора.
Полевые контроллеры. Хотя последний имеет конституционно очень простую процедуру управления, в которой поток и крутящий момент независимы, автомобиль прибл. имеет нелинейную структуру управления со многими тесно взаимосвязанными переменными. Если, следовательно, поток возбуждения постоянный, крутящий момент прямо пропорционален току якоря, а прямое управление на последнем позволяет быстро и точно регулировать крутящий момент. В м. асинхронный, поля статора и ротора, которые вращаются с той же скоростью, что и электромагнитный момент, отключены от зависящего от нагрузки угла.
Электродвигатели имеют самый большой КПД (более 80 %) из всех устройств, созданных человеком. Их изобретение в конце XIX века вполне можно считать качественным цивилизационным скачком, ведь без них невозможно представить жизнь современного общества, основанного на высоких технологиях, а чего-либо более эффективного пока еще не придумано.
В принципе, можно думать о том, чтобы контролировать этот угол так, чтобы ток статора разлагался на компонент, связанный с реактивной мощностью, и, таким образом, отвечал за поток и компонент, связанный с передачей активной мощности и, следовательно, ответственный за пару.
Из-за трудности доступа к току ротора крутящий момент должен контролироваться напряжением и током статора, устраняя зависимость от ток ротора. Это может быть достигнуто путем прохождения через намагничивающий ток, то есть путем измерения полного потока на помехи, которые связаны с ним.
Синхронный принцип работы электродвигателя на видео
