Электродвигатели и насосы — группа компаний «электромотор»

Принцип работы синхронного гистерезисного двигателя

Принцип работы синхронного гистерезисного двигателя основан на действии гистерезисного момента. Для наглядности на рисунке ниже показаны только два элементарных магнитика ns 1 и 2. Сила взаимодействия между этими магнитиками и полем статора NS направлена по оси последнего (рисунок слева). Если поворачивать поле NS, например, против часовой стрелке, то в том же направлении поворачиваются и элементарные магнитики. Однако вследствие магнитного гистерезиса магнитики ns не сразу повернутся на тот же угол, что и поле NS. Между осями NS и ns появится некоторый угол рассогласования γ. Помимо радиальных сил появляются тангенциальные (рисунок справа), которые и создадут гистерезисный момент Мг. Угол γ определяется формой петли гистерезиса материала, из которого изготовлен ротор.


Принцип действия гистерезисного двигателя

Гистерезисный момент Мг не зависит от частоты вращения ротора. Радикальный способ увеличения вращающего момента гистерезисного двигателя — применение магнитотвердых материалов с прямоугольной петлей гистерезиса. Частота вращения такого двигателя синхронна с частотой вращения поля, КПД высокий — до 80% .

Явление магнитного запаздывания заключается в том, что частицы ферромагнитного материала ротора, представляющие собой элементарные магниты, стремятся ориентироваться в соответствии с направлением внешнего магнитного поля. Если внешнее магнитное поле изменит свое направление, то элементарные частицы также меняют ориентацию. Однако повороту элементарных частиц в магнитотвердом материале препятствуют силы молекулярного трения. Этим и объясняется появление угла сдвига γ, значение которого зависит от магнитных свойств материала ротора .

Имея массивную конструкцию ротора, гистерезисные двигатели при пуске развивают также асинхронный вращающий момент. Однако этот момент значительно меньше гистерезисного момента, вследствие чего пуск, а также втягивание в синхронизм и работа происходят за счет гистерезисного момента вращения.

Разница между двигателями с постоянными магнитами и гистерезисными состоит в том, что у первых ротор подвергается специальному предварительному намагничиванию, а у вторых намагничивается полем статора двигателя. Гистерезисные двигатели имеют лучшие показатели, чем реактивные, и строятся мощностью до 300…400 Вт.

Электродвигатели серии ДМ — аналог ДБМ от ОАО «Машиноаппарат»

Бесконтактные встраиваемые электродвигатели серии ДМ получили широкое применение в изделиях специальной техники, а также в изделиях гражданского применения, таких как:

  • системы навигации и стабилизации летательных аппаратов (исполнительные механизмы элеронов БПЛА, приводные механизмы вооружения беспилотных летательных аппаратов, гиростабилизированные платформы.);
  • оптико-электронных системах наведения прицельных систем;
  • рулевых приводах;
  • ривода антенн стационарных;
  • подводные аппараты (гребные двигатели и двигатели привода рулей);
  • привода в робототехнике;
  • стенды и тренажерные системы;
  • криогенная техника (двигатели насосов для перекачки жидкого азота);
  • привода мотор-колес, электромобилей, велосипедов, мопедов, самокатов и тд;
  • медтехника (экзо скелет, функциональных протезы, привод инвалидных кресел, центрифуг и т.д.);
  • оборудовании для атомных электростанций.

Основные характеристики отдельных исполнений электродвигателей серии 2ДМ (аналоги серии ДБМ, 2ДБМ разработки ОАО «Машиноаппарат») представлены в таблице ниже:

Наименование

2ДМ40-0,038-6-3

2ДМ40-0,05-5-3

2ДМ63-0,085-3-2

2ДМ85-0,12-2-3

2ДМ105-0,47-0,5-3

Номинальное напряжение питания, В

27

27

27

27

27

Приведенные к фазе коэффициенты: момента См, Н×м/А; ЭДС Се, В×с/рад

0,038

0,05

0,085

0,12

0,47

Частота вращения при идеальном холостом ходе, об/мин

6800±400

5200±300

3000±300

2100±250

550±50

Пусковой момент, Н×м, не менее

0,16

0,20

0,11

0,28

1,1

Сопротивление цепи фаза-фаза, Ом

7,1±0,5

5,7±0,4

8,3±0,9

6,5±0,5

6,5±0,5

Число фаз

3

3

2

3

3

Число пар полюсов

4

4

8

8

8

Момент инерции ротора, кг×м 2

0,5×10 -5

0,64×10 -5

0,7×10 -4

2,3×10 -4

1,5×10 -3

Масса, кг, не более

0,12

0,15

0,32

0,52

1,3

Электромагнитная постоянная времени, мс, не более

15

15

60

70

120

Материал магнитов

Nd-Fe-B

Nd-Fe-B

Sm-Co

Sm-Co

Sm-Co

Габаритно-присоединительные размеры электродвигателей серии 2ДМ

Наименование

D

D1

D2

D3

D4

L

L1

L2

2ДМ40-0,038-6-3

40h8- 0,039

38,8

28,4

28

13h7 +0,018

15

1

15

2ДМ40-0,05-5-3

40h8- 0,039

38,8

28,4

28

13h7 +0,018

20

1

20

2ДМ63-0,085-3-2

63h8- 0,046

59,5

50,8

50,2

28h7 +0,021

28

6

19

2ДМ85-0,12-2-3

85h8- 0,054

80

71

70,2

48h7 +0,025

34,5

7,3

26

2ДМ105-0,47-0,5-3

105h8- 0,054

101

90,5

89,5

60h7 +0,030

45

7,3

36

Функциональные аналоги электродвигателей:

  • ДБМ 40 — 0,01 — 2,5 — 3 (электродвигатель производился ранее ОАО «Машиноаппарат»);
  • ДБМ 40 — 0,01 — 5 — 3 (электродвигатель производился ранее ОАО «Машиноаппарат»);
  • ДБМ 40 — 0,025 — 4 — 3 (электродвигатель производился ранее ОАО «Машиноаппарат»);
  • ДБМ 63 — 0,06 — 3 — 2 (электродвигатель производился ранее ОАО «Машиноаппарат»);
  • ДБМ 85 — 0,16 — 2 — 2 (электродвигатель производился ранее ОАО «Машиноаппарат»);
  • ДБМ 85 — 0,16 — 2 — 3 (электродвигатель производился ранее ОАО «Машиноаппарат»);
  • ДБМ 105 — 0,4 — 0,75 — 3 (электродвигатель производился ранее ОАО «Машиноаппарат»);
  • ДБМ 105 — 0,6 — 0,5 — 3 (электродвигатель производился ранее ОАО «Машиноаппарат»);
  • ДБМ 105 — 0,6 — 1 — 2 (электродвигатель производился ранее ОАО «Машиноаппарат») ;
  • ДБМ 130 — 1,6 — 0,5 — 2 (электродвигатель производился ранее ОАО «Машиноаппарат»).

Электродвигатели нового исполнения

В настоящий момент ведутся работы по дополнению данной серии электродвигателей новыми исполнениями.

Также наше предприятие готово рассмотреть вопрос разработки и изготовлению встраиваемых электродвигателей под индивидуальные требования Заказчика.

Особенности краново-металлургических двигателей (серия 4МТ)

Конструкции данных агрегатов выполнены в четырехполюсном варианте. Их мощность может быть увеличена при сохранении определенной частоты вращения. Они отличаются высокой надежностью и могут безотказно работать на протяжении всего гарантийного срока с вероятностью 0,96-0,98. Срок эксплуатации таких крановых двигателей составляет в среднем 20 лет.

У электродвигателей серии 4МТ заметно снизилась вибрация и уровень шума, существенно улучшились энергетические показатели. В конструкции использованы новые материалы – электротехническая холоднокатаная сталь, изоляция из финилоновой бумаги и синтетической пленки, эмалированные провода с высоким запасом прочности и прочие компоненты.

Электродвигатели с 8 полюсами могут достигать мощности до 200 киловатт.

Подключение асинхронного электродвигателя

Электродвигатель АИР

Принцип работы электродвигателя

Расчет мощности электродвигателя

Тяговый электродвигатель: назначение и применение

Соединение звездой и треугольником обмоток электродвигателя

Что включают в себя стандартные доработки по умолчанию:

  • Исполнение по термозащите — встроенные в обмотку статора датчики температурной защиты. С 56 по 225 ВОВ KTY с характеристикой Pt1000, с 250 ВОВ устанавливаются термодатчики SNM.145.ES.0520/0520 Pt100. Возможна установка термодатчика в подшипниковый узел.
  • Температурный класс изоляции обмотки статора F. Класс Н по требованию.
  • Класс вибрации А по ГОСТ Р МЭК 60034-14. Класс В по требованию.
  • Степень защиты IP54 по ГОСТ 17494. Возможно изменение степени защиты!
  • Замена подшипников. Подшипники SKF, NKE (Австрия). Отечественные подшипники заменяются импортными для увеличения ресурса подшипникового узла, его надежной эксплуатации, сокращения расходов на техобслуживание электродвигателя, снижения шумности при работе. Возможна установка токоизолированных подшипников.
  • Климатическое исполнение У3. По требованию может быть другое климатическое исп.
  • Выходной вал – со шпоночным пазом (шпонка поставляется в комплекте). Возможны изменения параметров выходного вала: уменьшение или увеличение диаметра! Конус и иные доработки.
  • Цвет корпуса синий (по умолчанию).
  • Упаковка – картонная коробка, деревянная обрешетка или поддон.
  • Монтажное исполнение IMхххх указывается при заказе.

Двигатели с фазным и короткозамкнутым ротором

Агрегаты этого типа являются асинхронными двигателями, в которых ротор обмотки соединяется с рабочими и передаточными элементами посредством контактных колец. Крутящий момент двигателя и его частота вращения регулируется внешним сопротивлением.

Для запуска роторного агрегата используется низкий пусковой ток и высокое сопротивление, установленное в цепи ротора. В процессе дальнейшего разгона сопротивление в случае необходимости уменьшается. Обмотка двигателя с фазным ротором отличается от короткозамкнутого большим количеством витков. Еще одним отличием является увеличенное наведенное напряжение и более низкое имеющееся напряжение.

Стандартный ротор запускается при участии трех полюсов, соединенных с контактными кольцами. В этом случае осуществляется последовательное соединение каждого полюса и переменной мощности резистора. Снижение напряженности поля статора может быть выполнено при запуске этого резистора, что приводит к снижению пускового тока. Кроме того, электродвигатели с фазным ротором отличаются высоким стартовым крутящим моментом.

Крановый агрегат с короткозамкнутым ротором также относится к асинхронным двигателям. Его конструкция включает в себя стальной цилиндр, на поверхности которого в пазах расположены медные или алюминиевые жилы и вращающийся ротор. Для изготовления сердечника ротора применяется специальная легированная сталь.

МТКНФ2П, 4МТКМФ2П

Технические характеристики:

Климатическое исполнение: У1, Т1 по 15150-69

Степень защиты: IP54 по ГОСТ 17494-87

Режим работы: повторно-кратковременный S3 – ПВ40% по ГОСТ 183-74.

Двигатели допускают работу в других режимах:

S2 – 30 и 60 мин,

S3 – ПВ 15, 25, 60, 100%,

S4 по ГОСТ 183-74.

Технические данные и допустимые нагрузки электродвигателей в режимах, отличных от S3 – 40%, сообщаются по запросу.

Класс вибрации:

2,8 мм/с для МТКНФ2П 311, 312, 4МТКМФ2П 200, 225;

4,5 мм/с – для 4МТКМФ2П 280 по ГОСТ16921-83.

Контроль производится при синусоидальном напряжении частотой 50 Гц.

Двигатели предназначены для питания от преобразователя частоты с диапазо-ном от 10 до 150 Гц при определенном законе регулирования.

По согласованию с изго-товителем возможно расширение зоны регулирования по частоте сети для конкретного применения.

Двигатели  изготавливаются  на  номинальные  напряжения:  380  В,  220/380  В, 380/660 В номинальной частоты 50 Гц и другие, в том числе, нестандартные напряжения по требованию заказчика.

Класс изоляции обмоток: «Н» по ГОСТ 8865-87.

Конструктивное исполнение:

IM 1001, 1002 – для МТКНФ2П 311, 312;

IM 1003, 1004 – для 4МТКМФ2П 200, 225, 280.

Напряжение  и  частота  питающей  сети  узла  независимой  вентиляции

1  ф, 220-230 В, 50 Гц – для МТКНФ2П 311, 312, 4МТКМФ2П200;

3ф, 380-400 В, 50 Гц – для 4МТКМФ2П 225, 280.

Высота над уровнем моря – не более 1000 м, температура окружающей среды от -45 до + 500С.

Особенности  конструкции:

несущие  элементы  –  корпус  с  вертикально-горизонтальным оребрением и подшипниковые щиты отлиты из высокопрочного чугуна. Двигатели выполняются с независимой вентиляцией – с центробежным вентилятором фирмы «ЕВМ», Германия, установленным сверху на кожухе электродвигателя. По условиям монтажа возможна установка вентилятора слева или справа. По требованию заказчика для защиты обмоток статора от перегрева двигатели снабжаются термодатчиками (позисторами) типа СТ 14-2 либо термопредохранителями, работающими по принципу размыкания биметаллического контакта. Возможна установка на второй выходной конец вала электродвигателя датчика импульсов (энкодера). Тип датчика и способ установки необходимо согласовывать дополнительно. В специальных случаях возможно применение изолированных подшипников.Двигатели обеспечивают повышенные энергетические и регулировочные характеристики и надежную длительную эксплуатацию в условиях воздействия усиленных напряжений  ШИМ,    благодаря  особенностям  конструкции  обмоток  статора  и  ротора.  Обмотки статора всех электродвигателей выполняются из провода с усиленной стекловолокнистой изоляцией, вместо эмалевой изоляции, применяющейся в стандартных электродвигателях. Новая конструкция короткозамкнутого ротора с увеличенным сечением пазов, залитых чистым алюминием для двигателей МТНФ2П 311, 312, 4МТКМФ2П 200, 225 и сварная обмотка из медных стержней и короткозамыкающих колец для 4МТКМФ2П 280 позволяют в 1,5-2 раза увеличить вращающий момент электродвигателей в диапазоне частот питания ниже 30 Гц.

Расшифровки условного обозначения двигателей:

МТКН, 4МТКМ – обозначение серии электродвигателей,Ф – с независимой вентиляцией,2П – модификация для частотно-регулируемых приводов,311, 312 – условное обозначение габарита (3) и длины станины (11, 12) электродвигателя,200, 225, 280 – высота оси вращения,S, M, L – условное обозначение длины станины,А, В – длина сердечника статора при сохранении длины станины, 6, 8, 10 – число полюсов,Б – исполнение со  встроенными термодатчиками СТ 14-2,Б1 – исполнение со встроенными термопредохранителями,Г – исполнение с датчиком импульсов (энкодером),

Виды электродвигателей: классификация

Жёсткой классификации электродвигателей нет, но различать их можно по нескольким параметрам. Основные – тип питания и наличие скользящего контакта. Эти позиции можно считать ключевыми и по ним проще ориентироваться. В общем-то, видов электродвигателей не так и много – синхронные, асинхронные, постоянного тока, вентильные. Вот, пожалуй, всё. Другое дело, что в большинстве «категорий» есть достаточно вариантов, которые значительно меняют свойства и характеристики. Но с этим придётся разбираться применительно к каждой конструкции.

Электрические двигатели отличаются типом питания, устройством и назначением

Итак, рассмотрим виды электродвигателей по виду питающего напряжения. Они бывают:

  • постоянного тока;
  • переменного тока:
    • однофазное питание;
    • трехфазное питание;
  • универсальные.

Пояснений требует только универсальный тип. Такой электродвигатель может работать как от постоянного, так и от переменного напряжения. По сути, один вид – универсальный коллекторный двигатель с обмотками возбуждения. К двигателям переменного тока относятся синхронные, асинхронные. На постоянном токе работают коллекторные и вентильные.

Наиболее распространённые виды электродвигателей

По способу передачи электропитания все электродвигатели можно разделить на две группы:

  • с коллектором (щёточные);
  • без коллектора (бесщёточные).

Бесщёточные электродвигатели требуют меньше обслуживания, работают тише, более надёжны. К ним относятся асинхронные с короткозамкнутым ротором (работают от переменного напряжения), вентильные (питаются постоянным напряжением). Остальные имеют коллектор и щётки, через которые на обмотки катушек подаётся напряжение.

Дополнительные доработки и узлы электродвигателя

Установка независимой вентиляции.

Применение электродвигателя (без независимой вентиляции) в регулируемом режиме ограничено работой самовентиляции (вентилятором охлаждения, установленным на валу электродвигателя). На низких оборотах электродвигателя теряется производительность вентиляции, что приводит к перегреву двигателя, так и на повышенных оборотах – резко возрастает нагрузка на вал двигателя от собственного вентилятора, что приводит к существенному снижению рабочего момента электродвигателя на скоростях выше номинальной.

Узел независимой вентиляции представляет из себя сварной кожух из стали 1,5мм со встроенным электровентилятором. Питание на электродвигателях с ВОВ 56-112: 1ф.-220В, на электродвигателях ВОВ 132-355: 3ф.-380В. Разъем питания выведен на кожух, ответная часть прилагается.

Установка датчика обратной связи (энкодер).

Отсутствие контура обратной связи (датчик обратной связи) не позволяет обеспечить требуемую точность высокотехнологичных систем (точный контроль скорости, позиционирование вала электродвигателя, управление в режиме постоянного момента).

В качестве датчиков обратной связи применяются инкрементальные энкодеры производства СКБ ИС (Россия), Delta (Тайвань), Lika (Италия) и др.

Датчик обратной связи выбирается по заданию заказчика, согласно опросного листа на ЭД АДЧР или подбирается исходя из требуемой задачи.

Установка электромагнитного тормоза.

Особенности работы технологического оборудования и требования техники безопасности предполагают так же установку на электродвигатели встроенного электромагнитного статического/динамического тормоза. Применяются электромагнитные тормоза фирмы Lenze, Cantoni, KEB.

Выбор тормоза:

Динамический тормоз – предназначен как для удержания вала двигателя при отключенном питании, так и для систематической остановки двигателя тормозом с рабочей скорости.

Статический тормоз – обеспечивает удержание остановленного двигателя. Допускается останавливать двигатель с рабочей скорости статическим тормозом только в случае аварийной ситуации.

Ручное растормаживание. Тормоз с ручным растормаживанием позволяет произвести растормаживание вала вручную с помощью специальной рукоятки, расположенной на двигателе.

Контроль срабатывания. На тормозе может устанавливаться датчик состояния тормоза. Состояние контактов датчика позволяют контролировать реальное положение (вкл./выкл.) тормоза.

Виды электродвигателей: какой лучше

Описаны только основные виды электродвигателей и даны краткие характеристики, очень сжато описано устройство и принцип работы. Тем не менее, уже можно сделать выводы о том, что идеального решения, причём для всех случаев, просто нет. Есть наиболее подходящее для каждого конкретного случая.

  • Асинхронный электродвигатель без частотного регулирования – лучший выбор для насосов.
  • Коллекторный двигатель с его регулируемыми скоростями вне конкуренции для дрелей и пылесосов. И то, в последнее время стали делать с вентильными, они без щеток, что делает работу тише, срок службы дольше, хотя цену выше. Так что, тут, как посмотреть.

  • Для вентиляторов с длительным режимом работы выбирать приходится между асинхронных и вентильных. Но только если они не слишком мощные. Для мощных важным является возможность разделения на секции, а это проще реализовать у вентильных. И даже на кулерах стали в последнее время использовать вентильные с магнитным ротором.

В общем, чтобы ответить какой лучше, надо рассматривать совокупность условий и характеристик работы

Принимать во внимание достоинства и недостатки, перебирать все виды электродвигателей и только так можно найти оптимальный

Типы электродвигателей

Коллекторные электродвигатели

Коллекторная машина — , у которой хотя бы одна из обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, соединена с коллектором . В коллекторном двигателе щеточно-коллекторный узел выполняет функцию датчика положения ротора и переключателя тока в обмотках.

Универсальный электродвигатель

Может работать на переменном и постоянном токе. Широко используется в ручном электроинструменте и в некоторых бытовых приборах (в пылесосах, стиральных машинах и др.). В США и Европе использовался как тяговый электродвигатель. Получил большое распространение благодаря небольшим размерам, относительно низкой цены и легкости управления.

Коллекторный электродвигатель постоянного тока

Электрическая машина, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую. Преимуществами электродвигателя постоянного тока являются: высокий пусковой момент, быстродействие, возможность плавного управления частотой вращения, простота устройства и управления. Недостатком двигателя является необходимость обслуживания коллекторно-щеточных узлов и ограниченный срок службы из-за износа коллектора.

Бесколлекторные электродвигатели

У бесколлекторных электродвигателей могут быть контактные кольца с щетками, таким образом не надо путать бесколлекторные и бесщеточные электродвигатели.

Бесщеточная машина — , в которой все электрические связи обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, осуществляются без скользящих электрических контактов .

Асинхронный электродвигатель

Наиболее распространенный электродвигатель в промышленности. Достоинствами электродвигателя являются: простота конструкции, надежность, низкая себестоимость, высокий срок службы, высокий пусковой момент и перегрузочная способность. Недостатком асинхронного электродвигателя является сложность регулирования частоты вращения.

  • Однофазный
  • Двухфазный

Cинхронный электродвигатель

Синхронные двигатели обычно используются в задачах, где требуется точное управление скоростью вращения, либо где требуется максимальное значение таких параметров как мощность/объем, КПД и др.

  • С обмоткой возбуждения
  • С постоянными магнитами
  • Реактивный
  • Гистерезисный
  • Реактивно-гистерезисный
  • Шаговый

Основные виды крановых электродвигателей

Агрегаты этого типа могут иметь фазный или короткозамкнутый ротор. Оба типа обладают высоким КПД и незначительно отличаются принципом действия. Они способны работать как в динамическом, так и в статическом режимах. В первом случае груз определенного веса поднимается в течение установленного времени, а во втором – неподвижно висит на кране какое-то время.

Крановые электродвигатели с фазным ротором отличаются щеткодержателями, обеспечивающими наиболее тесный контакт коллектора с контактным кольцом. Они состоят из щеточного механизма, держателя и встроенного механизма нажатия. Последний элемент не только запускает двигатель, но и прекращает его вращение в случае возникновения аварийной ситуации.

Преимущества и недостатки

Достоинствами гистерезисных двигателей являются простота устройства, надежность в эксплуатации, отсутствие пусковых приспособлений, плавность втягивания в синхронизм, практически неизменный ток при пуске и работе. К недостаткам можно отнести относительно высокую стоимость материала ротора, хотя, как правило, ротор изготовляют из обычной стали и на него насаживают лишь полый цилиндр небольшой толщины из магнитотвердого материала.

ГОСТ 27471-87 Машины электрические вращающиеся. Термины и определения.
Н.И.Волков, В.П.Миловзоров. Электромашинные устройства автоматики: Учеб. для вузов по спец. «Автоматика и телемеханика».- 2-е изд.- М.:Высш.шк., 1986.
М.М.Кацман. Электрические машины и электропривод автоматических устройств: Учебник для электротехнических специальностей техникумов.- М.: Высш. шк., 1987.

Характеристики асинхронных двигателей переменного тока

Мощность асинхронных крановых двигателей, выпускаемых отечественной промышленностью, находится в пределах 1,4-160 кВт. Они рассчитаны для работы при частоте 50 Гц и напряжении 220/380 вольт. Некоторые модели могут работать с напряжением 500 В.

Экспортная продукция металлургической серии работает с частотой 60 Гц, напряжение 220\380 и 440 вольт. При увеличении напряжения в сети 60 Гц на 20% больше, чем при 50 Гц, возможно увеличение номинальной мощности двигателя на 10-15%. Кратность моментов и пусковых токов условно остается без изменений.

Если номинальные напряжения в обеих сетях равны, то повышать номинальную мощность двигателя уже нельзя. В подобной ситуации происходит снижение номинального момента, пускового момента и тока, а также других параметров на величину кратности частот 50/60 – 17%.

Крановые электродвигатели с короткозамкнутым ротором серии МТН и МТКН могут быть двухскоростными с синхронной частотой вращения 1000/500, 1000/375, 1000/300 оборотов в минуту. Агрегаты МТФ и MTKF могут иметь две или три скорости при синхронной частоте вращения 1500/500, 1500/750, 1500/250 оборотов в минуту. У большинства электродвигателей присутствует повышенная перегрузочная способность и высокие пусковые моменты при сравнительно малом пусковом токе и незначительном времени пуска.

Мощность новейших агрегатов МТН возросла на одну ступень при сохранении тех же самых габаритных размеров. Подобного улучшения позволили добиться используемые в конструкциях современные изоляционные материалы.

Принцип работы универсального двигателя

Возможность работы универсального двигателя от сети переменного тока объясняется тем, что при изменении полярности подводимого напряжения изменяются направления токов в обмотке якоря и в обмотке возбуждения. При этом изменение полярности полюсов статора практически совпадает с изменением направления тока в обмотке якоря. В итоге направление электромагнитного вращающего момента не изменяется:

,

  • где M — электромагнитный момент, Н∙м,
  • – постоянный коэффициент, определяемый конструктивными параметрами двигателя,
  • – ток в обмотке якоря, А,
  • Ф — основной магнитный поток, Вб.

В качестве универсального используют двигатель последовательного возбуждения, у которого ток якоря является и током возбуждения, что обеспечивает почти одновременное изменение направления тока в обмотке якоря Iа и магнитного потока возбуждения Ф при переходе от положительного полупериода переменного напряжения сети к отрицательному.

Если двигатель подключить к сети синусоидального переменного тока, то ток якоря Ia и магнитный поток Ф будут изменяться по синусоидальному закону:

,

  • где i — ток, А,
  • – амплитуда тока, А,
  • – частота, рад/c.

,

  • где – наибольшее значение магнитного потока, Вб,
  • – угол сдвига фаз между током возбуждения и магнитным потоком, обусловленный магнитными потерями в двигателе, рад.

Отсюда получим формулу электромагнитного последовательного возбуждения, включенного в сеть синусоидального переменного тока, Нм:

.

После преобразования:

.

Первая часть выражения представляет собой постоянную составляющую электромагнитного момента Mпост, а вторая часть — переменную составляющую этого момента Мпер, изменяющуюся во времени с частотой, равной удвоенной частоте напряжения питания.

Таким образом, результирующий электромагнитный момент при работе двигателя от сети переменного тока пульсирует. Пульсации электромагнитного момента практически не нарушают работу двигателя. Объясняется это тем, что при значительной частоте пульсаций электромагнитного момента () и большом моменте инерции якоря вращение последнего оказывается равномерным.

Ссылка на основную публикацию