Меню

Параметры двигателя переменного тока

Технические характеристики трехфазных электродвигателей

Технические характеристики электродвигателей

Технические характеристики, они же паспортные данные электродвигателя — это характеристики которые указываются заводом-изготовителем на шильдочке прикрепляемой к корпусу электродвигателя.

В случае если шильдик с паспортными данными не сохранился характеристики электродвигателя можно определить расчетным путем.

паспортные данные электродвигателя

Шильдик с характеристиками (паспортными данными) электродвигателя:

шильдик с паспортными данными электродвигателя

И так, какую же информацию мы видим на шильдике электродвигателя? Разберем каждый параметр в отдельности:

характеристики указанные на шильдике электродвигателя

Сначала указывается тип, марка и заводской номер электродвигателя, на этом мы останавливаться не будем. Далее по пунктам:

    3Ф — трехфазный электродвигатель.

— переменный ток сети.

  • 50 Hz — частота тока сети 50 Гц (Герц).
  • У каждого электродвигателя имеется возможность соединения его обмоток по схеме треугольник — обозначается: Δ, либо по схеме звезда — обозначается Y в зависимости от схемы соединения обмоток меняются и такие его характеристики как напряжение сети и ток сети. Например, в нашем случае: Δ/ Y 220/380 V 2,8/1,8 А — это значит, что при схеме соединения «треугольник» Δ — электродвигатель подключается на напряжение 220 Вольт и потребляет из сети 2,8 Ампера, а при схеме соединения «звезда» Y- подключается на напряжение 380 Вольт и потребляет из сети 1,8 Ампера. Подробнее о схемах соединения обмоток электродвигателя вы можете прочитать в этой статье.
  • Мощность на валу электродвигателя в килоВаттах, в нашем случае — 0,55 кВт.
  • Частота вращения вала электродвигателя, в нашем случае 1360 оборотов в минуту.
  • Коэффициент полезного действия (КПД) — это процентное соотношение мощности отдаваемой электродвигателем, т.е. мощности на валу и мощности потребляемой электродвигателем из сети. Например: если мощность электродвигателя 8 кВт, а его КПД — 80%, то из сети он потребляет 10кВт, остальные 2 кВт тратятся на нагрев обмоток электродвигателя, потери на трение в подшипниках и т.д.
  • Коэффициент мощности — это отношение активной мощности к полной, он показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.
  • Режим работы электродвигателя. Всего ГОСТом предусмотрено 8 режимов работы (S1-S8), S1 — самый распространенный из них, данный режим подразумевает продолжительную работу электродвигателя, без частых остановок и запусков. Описание всех режимов работы электродвигателей представлено в следующей таблице:
  • Режимы работы электродвигателя таблица

    1. Класс внутренней защиты корпуса, в нашем случае IP54 — пылезащищенный корпус с защитой от водяных брызг. Подробнее о том как расшифровывать Коды классов внутренней защиты вы можете прочитать в этой статье.
    2. Класс изоляции обмоток электродвигателя — показывает до каких температур может нагреваться электродвигатель в процессе работы без вреда для изоляции его обмоток.

    Всего есть семь классов изоляции по нагревостойкости:

    нагревостойкость изоляции электродвигателей

    2. Таблица технических характеристик электродвигателей аир

    Ниже представлены технические характеристики асинхронных электродвигателей серии АИР, кроме того вы можете самостоятельно произвести расчет характеристик электродвигателя с помощью онлайн калькулятора.

    ПРИМЕЧАНИЕ: Пусковой ток электродвигателя рассчитывается путем умножения номинального тока (тока статора) на кратность пускового тока:

    Таблица технических характеристик трехфазных асинхронных электродвигателей АИР

    Приведенные в таблице данные электродвигателей могут немного отличаться в зависимости от производителя электродвигателя и года выпуска.

    Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

    Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

    Источник

    Механические и электрические характеристики асинхронных электродвигателей

    В данной статье осветим тему механических и электрических характеристик электродвигателей. На примере асинхронного двигателя рассмотрим такие параметры как мощность, работа, КПД, косинус фи, вращающий момент, угловая скорость, линейная скорость и частота. Все эти характеристики оказываются важными при проектировании оборудования, в котором электродвигатели служат в качестве приводных.

    Механические характеристики электродвигателя представляют собой зависимость угловой скорости ω от развиваемого им момента на валу, т.е. ω = f (M). Различают естественные и искусственные механические характеристики электродвигателя.

    Естественная механическая характеристика соответствует работе электродвигателя с номинальными параметрами при нормальной схеме включения. Искусственная механическая характеристика соответствует работе электродвигателя с параметрами, отличающимися от номинальных, например, при введении сопротивления, изменении питающего напряжения, частоты и др.

    Механические характеристики электродвигателей

    Механические характеристики электродвигателей: 1 — абсолютно жесткая характеристика, 2 — жесткая характеристика, 3 — мягкая механическая характеристика

    Сегодня особенно широко распространены в промышленности именно асинхронные электродвигатели, поэтому на их характеристиках и остановимся.

    Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя

    Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя

    Для примера рассмотрим АИР80В2У3.

    Асинхронный электродвигатель АИР80В2У3

    Номинальная механическая мощность асинхронного электродвигателя

    На шильдике (на паспортной табличке) электродвигателя указывается всегда номинальная механическая мощность на валу данного двигателя. Это не та электрическая мощность, которую данный электродвигатель потребляет из сети.

    Так, например, для двигателя АИР80В2У3, номинал в 2200 ватт соответствует именно механической мощности на валу. То есть в оптимальном рабочем режиме данный двигатель способен выполнять механическую работу 2200 джоулей каждую секунду. Обозначим эту мощность как P1 = 2200 Вт.

    Номинальная механическая мощность асинхронного электродвигателя

    Номинальная активная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

    Чтобы определить номинальную активную электрическую мощность асинхронного электродвигателя, опираясь на данные с шильдика, необходимо принять в расчет КПД. Так, для данного электродвигателя КПД составляет 83%.

    Номинальная активная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

    Что это значит? Это значит, что только часть активной мощности, подаваемой из сети на обмотки статора двигателя, и безвозвратно потребляемой двигателем, преобразуется в механическую мощность на валу. Активная мощность равна P = P1/КПД. Для нашего примера, по представленному шильдику видим, что P1 = 2200, КПД = 83%. Значит P = 2200/0,83 = 2650 Вт.

    Номинальная полная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

    Полная электрическая мощность, подаваемая на статор электродвигателя от сети всегда больше механической мощности на валу и больше активной мощности, безвозвратно потребляемой электродвигателем.

    Номинальная полная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

    Для нахождения полной мощности достаточно активную мощность разделить на косинус фи. Таким образом, полная мощность S = P/Cosφ. Для нашего примера P = 2650 Вт, Cosφ = 0,87. Следовательно полная мощность S = 2650/0,87 = 3046 ВА.

    Номинальная реактивная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

    Часть полной мощности, подаваемой на обмотки статора асинхронного электродвигателя, возвращается в сеть. Это реактивная мощность Q.

    Реактивная мощность связана с полной мощностью через sinφ, и связана с активной и с полной мощностью через квадратный корень. Для нашего примера:

    Q = √( 3046 2 — 2650 2 ) = 1502 ВАР

    Реактивная мощность Q измеряется в ВАР — в вольт-амперах реактивных.

    Теперь давайте рассмотрим механические характеристики нашего асинхронного двигателя: номинальный рабочий момент на валу, угловую скорость, линейную скорость, частоту вращения ротора и ее связь с частотой питания электродвигателя.

    Частота вращения ротора асинхронного электродвигателя

    Скорость вращательного движения на практике часто оценивается частотой вращения, то есть числом оборотов вала двигателя в минуту. Угловая скорость выражается в радианах в секунду (рад/с). Угловой скоростью удобнее пользоваться при выводе формул и проведении расчетов, частотой вращения — при практической оценке скоростных свойств двигателей.

    Читайте также:  Красивые ники для тока тубера

    На шильдике мы видим, что при питании переменным током частотой в 50 Гц, ротор двигателя совершает при номинальной нагрузке 2870 оборотов в минуту, обозначим эту частоту как n1.

    Частота вращения ротора асинхронного электродвигателя

    Что это значит? Поскольку магнитное поле в обмотках статора создается переменным током частотой 50 Гц, то для двигателя с одной парой полюсов (коим является АИР80В2У3) частота «вращения» магнитного поля, синхронная частота n, оказывается равной 3000 оборотов в минуту, что тождественно 50 оборотам в секунду.

    Но поскольку двигатель асинхронный, то п оявление в обмотке ротора ЭДС и вращающего момента возможно только при наличии разности между скоростями магнитного поля и ротора. Это различие называют скольжением (s). Ротор вращается с отставанием на величину скольжения .

    Значение s можно определить, разделив разность синхронной и асинхронной частот на синхронную частоту, и выразив это значение в процентах:

    s = ( ( n – n1 )/ n) *100%

    Для нашего примера s = ( (3000 – 2870)/3000 ) *100% = 4,3%.

    Угловая скорость асинхронного двигателя

    Угловая скорость асинхронного двигателя

    Угловая скорость ω выражается в радианах в секунду. Для определения угловой скорости достаточно частоту вращения ротора n1 перевести в обороты в секунду (f), и умножить на 2 Пи, поскольку один полный оборот составляет 2 Пи или 2*3,14159 радиан. Для двигателя АИР80В2У3 асинхронная частота n1 составляет 2870 оборотов в минуту, что соответствует 2870/60 = 47,833 оборотам в секунду.

    Умножая на 2 Пи, имеем: 47,833*2*3,14159 = 300,543 рад/с. Можно перевести в градусы, для этого вместо 2 Пи подставить 360 градусов, тогда для нашего примера получится 360*47,833 = 17220 градусов в секунду. Однако подобные расчеты обычно ведут именно в радианах в секунду. Поэтому угловая скорость ω = 2*Пи*f, где f = n1/60.

    Линейная скорость асинхронного электродвигателя

    Линейная скорость асинхронного электродвигателя

    Линейная скорость v относится к оборудованию, на котором асинхронный двигатель установлен в качестве привода. Так, если на вал двигателя установлен шкив или, скажем, наждачный диск, известного радиуса R, то линейная скорость точки на краю шкива или диска может быть найдена по формуле:

    Номинальный вращающий момент асинхронного двигателя

    Каждый асинхронный электродвигатель характеризуется номинальным вращающим моментом Мн. Вращающий момент М связан с механической мощностью P1 через угловую скорость следующим образом:

    Вращающий момент или момент силы, действующей на определенном расстоянии от центра вращения, для двигателя сохраняется, причем с ростом радиуса уменьшается сила, а чем радиус меньше, тем больше сила, поскольку:

    Так, чем больше радиус шкива, тем меньшая сила действует на его краю, а наибольшая сила действует непосредственно на валу электродвигателя.

    Номинальный вращающий момент асинхронного двигателя

    Для приведенного в качестве примера двигателя АИР80В2У3 мощность P1 равна 2200 Вт, а частота n1 равна 2870 оборотов в минуту или f = 47,833 оборота в секунду. Следовательно угловая скорость составляет 2*Пи*f, то есть 300,543 рад/с, и номинальный вращающий момент Мн равен P1/(2*Пи*f). Мн = 2200/(2*3,14159*47,833) = 7,32 Н*м.

    Таким образом, исходя из данных, указанных на шильдике асинхронного электродвигателя, можно найти все основные электрические и механические его параметры.

    Надеемся, что данная статья помогла вам разобраться в том, как связаны между собой угловая скорость, частота, вращающий момент, активная, полезная и полная мощность, а также КПД электродвигателя.

    Источник

    Электродвигатели

    • Основные параметры электродвигателя
      • Момент электродвигателя
      • Мощность электродвигателя
      • Коэффициент полезного действия
      • Номинальная частота вращения
      • Момент инерции ротора
      • Номинальное напряжение
      • Электрическая постоянная времени
      • Механическая характеристика
    • Сравнение характеристик электродвигателей
    • Области применения электродвигателей
    • Производители электродвигателей

    В некоторых режимах работы электропривода электродвигатель осуществляет обратное преобразование энергии, то есть работает в режиме электрического генератора.

    По виду создаваемого механического движения электродвигатели бывают вращающиеся, линейные и др. Под электродвигателем чаще всего подразумевается вращающий электродвигатель, так как он получил наибольшее применение.

    Областью науки и техники изучающей электрические машины является — электромеханика. Принято считать, что ее история начинается с 1821 года, когда был создан первый электродвигатель М.Фарадея.

    Конструкция электродвигателя

    Основными компонентами вращающегося электродвигателя являются статор и ротор. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть.

    Стандартная конструкция вращающегося электродвигателя

    У большей части электродвигателей ротор располагается внутри статора. Электродвигатели у которых ротор находится снаружи статора называются электродвигателями обращенного типа.

    Принцип работы электродвигателя

    Принцип работы двигателя

    Принцип работы электродвигателя

    Принцип действия электродвигателя

    Принцип работы двигателя

      Подробное описание принципа работы электродвигателей разных типов:
    • Принцип работы однофазного асинхронного электродвигателя
    • Принцип работы трехфазного асинхронного электродвигателя
    • Принцип работы синхронного электродвигателя

    Классификация электродвигателей

    1. Указанная категория не представляет отдельный класс электродвигателей, так как устройства, входящие в рассматриваемую категорию (БДПТ, ВРД), являются комбинацией бесколлекторного двигателя, электрического преобразователя (инвертора) и, в некоторых случаях, — датчика положения ротора. В данных устройствах электрический преобразователь, в виду его невысокой сложности и небольших габаритов, обычно интегрирован в электродвигатель.
    2. Вентильный двигатель может быть определен как электрический двигатель, имеющий датчик положения ротора, управляющий полупроводниковым преобразователем, осуществляющим согласованную коммутацию обмотки якоря [5].
    3. Вентильный электродвигатель постоянного тока — электродвигатель постоянного тока, вентильное коммутирующее устройство которого представляет собой инвертор, управляемый либо по положению ротора, либо по фазе напряжения на обмотки якоря, либо по положению магнитного поля [1].
    4. Электродвигатели используемые в БДПТ и ВРД являются двигателями переменного тока, при этом за счет наличия в данных устройствах электрического преобразователя они подключаются к сети постоянного тока.
    5. Шаговый двигатель не является отдельным классом двигателя. Конструктивно он представляет из себя СДПМ, СРД или гибридный СРД-ПМ.
    • КДПТ — коллекторный двигатель постоянного тока
    • БДПТ — бесколлекторный двигатель постоянного тока
    • ЭП — электрический преобразователь
    • ДПР — датчик положения ротора
    • ВРД — вентильный реактивный двигатель
    • АДКР — асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
    • АДФР — асинхронный двигатель с фазным ротором
    • СДОВ — синхронный двигатель с обмоткой возбуждения

    Типы электродвигателей

    Коллекторные электродвигатели

    Коллекторная машина — вращающаяся электрическая машина, у которой хотя бы одна из обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, соединена с коллектором [1]. В коллекторном двигателе щеточно-коллекторный узел выполняет функцию датчика положения ротора и переключателя тока в обмотках.

    Универсальный электродвигатель

    Универсальный электродвигатель

    Коллекторный электродвигатель постоянного тока

    Коллекторный электродвигатель постоянного тока

    Бесколлекторные электродвигатели

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

    Бесщеточная машина — вращающаяся электрическая машина, в которой все электрические связи обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, осуществляются без скользящих электрических контактов [1].

    Асинхронный электродвигатель

    Cинхронный электродвигатель

    • Реактивный
    • Гистерезисный
    • Реактивно-гистерезисный
    • Шаговый
    Читайте также:  Вывод формулы работы поля по перемещению проводника с током

    Специальные электродвигатели

    Серводвигатель

    Основные параметры электродвигателя

    • Момент электродвигателя
    • Мощность электродвигателя
    • Коэффициент полезного действия
    • Номинальная частота вращения
    • Момент инерции ротора
    • Номинальное напряжение
    • Электрическая постоянная времени
    • Механическая характеристика

    Момент электродвигателя

    Вращающий момент (синонимы: вращательный момент, крутящий момент, момент силы) — векторная физическая величина, равная произведению радиус вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы.

    ,

    • где M – вращающий момент, Нм,
    • F – сила, Н,
    • r – радиус-вектор, м

    ,

    • где Pном – номинальная мощность двигателя, Вт,
    • nном — номинальная частота вращения, мин -1 [4]

    Начальный пусковой момент — момент электродвигателя при пуске.

    1 oz = 1/16 lb = 0,2780139 N (Н)
    1 lb = 4,448222 N (Н)

    момент измеряется в унция-сила на дюйм (oz∙in) или фунт-сила на дюйм (lb∙in)

    1 oz∙in = 0,007062 Nm (Нм)
    1 lb∙in = 0,112985 Nm (Нм)

    Мощность электродвигателя

    Мощность электродвигателя — это полезная механическая мощность на валу электродвигателя.

    Механическая мощность

    Мощность — физическая величина, показывающая какую работу механизм совершает в единицу времени.

    ,

    • где P – мощность, Вт,
    • A – работа, Дж,
    • t — время, с

    Работа — скалярная физическая величина, равная произведению проекции силы на направление F и пути s, проходимого точкой приложения силы [2].

    ,

    • где s – расстояние, м

    Для вращательного движения

    ,

    • где – угол, рад,

    ,

    • где – углавая скорость, рад/с,

    Таким образом можно вычислить значение механической мощности на валу вращающегося электродвигателя

    Коэффициент полезного действия электродвигателя

    Коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя — характеристика эффективности машины в отношении преобразования электрической энергии в механическую.

    ,

    • где – коэффициент полезного действия электродвигателя,
    • P1 — подведенная мощность (электрическая), Вт,
    • P2 — полезная мощность (механическая), Вт
      При этом потери в электродвигатели обусловлены:
    • электрическими потерями — в виде тепла в результате нагрева проводников с током;
    • магнитными потерями — потери на перемагничивание сердечника: потери на вихревые токи, на гистерезис и на магнитное последействие;
    • механическими потерями — потери на трение в подшипниках, на вентиляцию, на щетках (при их наличии);
    • дополнительными потерями — потери вызванные высшими гармониками магнитных полей, возникающих из-за зубчатого строения статора, ротора и наличия высших гармоник магнитодвижущей силы обмоток.

    КПД электродвигателя может варьироваться от 10 до 99% в зависимости от типа и конструкции.

    Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission) определяет требования к эффективности электродвигателей. Согласно стандарту IEC 60034-31:2010 определено четыре класса эффективности для синхронных и асинхронных электродвигателей: IE1, IE2, IE3 и IE4.

    IEC 60034-31

    Частота вращения

    • где n — частота вращения электродвигателя, об/мин

    Момент инерции ротора

    Момент инерции — скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси, равна сумме произведений масс материальных точек на квадраты их расстояний от оси

    ,

    • где J – момент инерции, кг∙м 2 ,
    • m — масса, кг

    1 oz∙in∙s 2 = 0,007062 kg∙m 2 (кг∙м 2 )

    Момент инерции связан с моментом силы следующим соотношением

    ,

    • где – угловое ускорение, с -2 [2]

    ,

    Номинальное напряжение

    Номинальное напряжение (англ. rated voltage) — напряжение на которое спроектирована сеть или оборудование и к которому относят их рабочие характеристики [3].

    Электрическая постоянная времени

    Электрическая постоянная времени — это время, отсчитываемое с момента подачи постоянного напряжения на электродвигатель, за которое ток достигает уровня в 63,21% (1-1/e) от своего конечного значения.

    ,

    • где – постоянная времени, с

    Механическая характеристика

    Механическая характеристика двигателя представляет собой графически выраженную зависимость частоты вращения вала от электромагнитного момента при неизменном напряжении питания.

    Сравнение характеристик внешне коммутируемых электрических двигателей

    Ниже представлены сравнительные характеристики внешне коммутируемых электродвигателей, в ракурсе применения в качестве тяговых электродвигателей в транспортных средствах.

    Источник

    

    Электродвигатель переменного тока

    Электрические двигатели давно и прочно заняли лидирующие позиции среди силовых агрегатов различного типа оборудования. Их можно найти в автомобиле и в пылесосе, в сложнейших станках и в обычных детских игрушках. Они есть практически везде, хотя и отличаются между собой типом, строением и рабочими характеристиками.

    Электродвигатели – это силовые агрегаты, способные превращать электрическую энергию в механическую. Различают два их основных вида: двигатели переменного и постоянного тока. Разница между ними, как понятно из названия, заключается в типе питающего тока. В данной статье речь пойдет о первом виде – электродвигателе переменного тока

    Устройство и принцип работы

    Основная движущая сила любого электрического двигателя – электромагнитная индукция. Электромагнитная индукция, если описать ее в двух словах – это появление силы тока в проводнике, помещенном в переменное магнитное поле. Источником переменного магнитного поля является неподвижный корпус двигателя с размещенными на нем обмотками – статор, подключенный к источнику переменного тока. В нем расположен подвижный элемент – ротор, в котором и возникает ток. По закону Ампера на заряженный проводник, помещенный в магнитное поле, начинает действовать электродвижущая сила – ЭДС, которая вращает вал ротора. Таким образом, электрическая энергия, которая подается на статор, превращается в механическую энергию ротора. К вращающемуся валу можно подключать различные механизмы, выполняющие полезную работу.

    Электродвигатели переменного тока делятся на синхронные и асинхронные. Разница между ними в том, что в первых ротор и магнитное поле статора вращаются с одной скоростью, а во вторых ротор вращается медленнее, чем магнитное поле. Отличаются они и по устройству, и по принципу работы.

    Асинхронный двигатель

    Устройство асинхронного двигателя

    На статоре асинхронного двигателя закреплены обмотки, создающие переменное вращающееся магнитное поле, концы которой выводятся на клеммную коробку. Поскольку при работе двигатель нагревается, на его валу устанавливается вентилятор системы охлаждения.

    Ротор асинхронного двигателя выполнен с валом как одно целое. Он представляет собой металлические стержни, замкнутые между собой с двух сторон, из-за чего такой ротор еще именуется короткозамкнутым. Своим видом он напоминает клетку, поэтому его часто называют «беличьим колесом» Более медленное вращение ротора в сравнении с вращением магнитного поля – результат потери мощности при трении подшипников. Кстати, если бы не было этой разницы в скорости, ЭДС бы не возникала, а без нее не было бы и тока в роторе и самого вращения.

    Магнитное поле вращается за счет постоянной смены полюсов. При этом соответственно меняется направление тока в обмотках. Скорость вращения вала асинхронного двигателя зависит от числа полюсов магнитного поля.

    Синхронный двигатель

    Устройство синхронного двигателя

    Устройство синхронного электродвигателя немного отличается. Как понятно из названия, в этом двигателе ротор вращается с одной скоростью с магнитным полем. Он состоит из корпуса с закрепленными на нем обмотками и ротора или якоря, снабженного такими же обмотками. Концы обмоток выводятся и закрепляются на коллекторе. На коллектор или токосъемное кольцо подается напряжение посредством графитовых щеток. При этом концы обмоток размещены таким образом, что одновременно напряжение может подаваться только на одну пару.

    Читайте также:  Что такое полезная мощность источника тока

    В отличие от асинхронных на ротор синхронных двигателей напряжение подается щетками, заряжая его обмотки, а не индуцируется переменным магнитным полем. Направление тока в обмотках ротора меняется параллельно с изменением направления магнитного поля, поэтому выходной вал всегда вращается в одну сторону. Синхронные электродвигатели позволяют регулировать скорость вращения вала путем изменения значения напряжения. На практике для этого обычно используются реостаты.

    Краткая история создания

    Впервые возможность превратить электричество в механическую энергию открыл британский ученый М.Фарадей еще в 1821 году. Его опыт с проводом, помещенным в ванну с ртутью, оснащенной магнитом, показал, что при подключении провода к источнику электроэнергии он начинает вращаться. Этот нехитрый опыт наверняка многие помнят по школе, правда, ртуть там заменяется безопасным рассолом. Следующим шагом в изучении этого феномена было создание униполярного двигателя – колеса Барлоу. Никакого полезного применения он так и не нашел, зато наглядно демонстрировал поведение заряженного проводника в магнитном поле.

    На заре истории электродвигателей ученые пытались создать модель с сердечником, двигающимся в магнитном поле не по кругу, а возвратно-поступательно. Такой вариант был предложен, как альтернатива поршневым двигателям. Электродвигатель в привычном для нас виде впервые был создан в 1834 году русским ученым Б.С. Якоби. Именно он предложил идею использования вращающегося в магнитном поле якоря, и даже создал первый рабочий образец.

    Первый асинхронный двигатель, в основе работы которого заложено вращающееся магнитное поле, появился в 1870 году. Авторами эффекта вращающегося магнитного поля независимо друг от друга стали два ученых: Г.Феррарис и Н. Тесла. Последнему принадлежит также идея создания бесколлекторного электродвигателя. По его чертежам были построены несколько электростанций с применением двухфазных двигателей переменного тока. Следующей более удачной разработкой оказался трехфазный двигатель, предложенный М.О. Доливо-Добровольским. Его первая действующая модель была запущена в 1888 году, после чего последовал ряд более совершенных двигателей. Этот русский ученый не только описал принцип действия трехфазного электродвигателя, но и изучал различные типы соединений фаз (треугольник и звезда), возможность использование разных напряжений тока. Именно он изобрел пусковые реостаты, трехфазные трансформаторы, разработал схемы подключения двигателей и генераторов.

    Особенности электродвигателя переменного тока, его достоинства и недостатки

    На сегодня электродвигатели являются одними из самых распространенных видов силовых установок, и тому есть немало причин. У них высокий КПД порядка 90%, а иногда и выше, довольно низкая себестоимость и простая конструкция, они не выделяют вредных веществ в процессе эксплуатации, дают возможность плавно менять скорость во время работы без использования дополнительных механизмов типа коробки передач, надежны и долговечны.

    Среди недостатков всех типов электромоторов — отсутствие высокоемкостного аккумулятора электроэнергии для автономной работы.

    Основное отличие электродвигателя переменного тока от его ближайшего родственника – электродвигателя постоянного тока – заключается в том, что первый питается переменным током. Если сравнивать их функциональные возможности, первый менее мощный, у него сложно регулировать скорость в широком диапазоне, он имеет меньший КПД.

    Если же сравнивать асинхронный и синхронный электродвигатель переменного тока, то первый имеет более простую конструкцию и лишен «слабого звена» — графитовых щеток. Именно они обычно первыми выходят из строя при поломке синхронных двигателей. Вместе с тем, у него сложно получить и регулировать постоянную скорость, которая зависит от нагрузки. Синхронные двигатели позволяют регулировать скорость вращения с помощью реостатов.

    Сфера применения

    Электродвигатели переменного тока широко используются практически во всех сферах. Ими оснащаются электростанции, их используют в автомобиле- и машиностроении, есть они и в домашней бытовой технике. Простота их конструкции, надежность, долговечность и высокий показатель КПД делает их практически универсальными.

    Асинхронные двигатели нашли применение в приводных системах различных станков, машин, центрифуг, вентиляторов, компрессоров, а также бытовых приборов. Трехфазные асинхронные двигатели являются наиболее распространенными и востребованными. Синхронные двигатели используются не только в качестве силовых агрегатов, но и генераторов, а также для привода крупных установок, где важно контролировать скорость.

    Схема подключения электродвигателя к сети

    Электродвигатели переменного тока бывают трех и однофазные.
    Асинхронные однофазные двигатели имеют на корпусе 2 вывода и подключить их к сети не составляет трудности. Т.к. вся бытовая электрическая сеть в основном однофазная 220В и имеет 2 провода — фаза и ноль. С синхронными все намного интереснее, их тоже можно подключить с помощью 2 проводов, достаточно обмотки ротора и статора соединить. Но соединять их нужно так, чтобы обмотки однополюсного намагничивания ротора и статора располагались напротив друг друга.
    Сложности представляют двигатели для 3ех фазной сети. Ну во-первых у таких двигателей в основном в клеммной коробке 6 выводов и это означает что обмотки двигателя нужно подключать самому, а во-вторых их обмотки можно подключать разными способами — по типу «звезда» и «треугольник». Ниже приведен рисунок соединения клем в клеммной коробке, в зависимости от типа соединения обмоток.

    Подключение одного и того же электродвигателя разным способом в одну и туже электрическую сеть приведет к потреблению разной мощности. При этом не правильное подключение электродвигателя, может привести к расплавлению обмоток статора.

    Обычно асинхронные двигатели предназначены для включения в трехфазную сеть на два разных напряжения, отличающиеся в раз. Например, двигатель рассчитан для включения в сеть на напряжения 380/660 В. Если в сети линейное напряжение 660 В, то обмотку статора следует соединить звездой, а если 380 В, то треугольником. В обоих случаях напряжение на обмотке каждой фазы будет 380 В. Выводы обмоток фаз располагают на панели таким образом, чтобы соединения обмоток фаз было удобно выполнять посредством перемычек, без перекрещивания последних. В некоторых двигателях небольшой мощности в коробке выводов имеется лишь три зажима. В этом случае двигатель может быть включен в сеть на одно напряжение (соединение обмотки статора такого двигателя звездой или треугольником выполнено внутри двигателя).

    Принципиальная схема включения в трехфазную сеть асинхронного двигателя с фазным ротором показана на рисунке. Обмотка ротора этого двигате­ля соединена с пусковым реостатом ЯР, создающим в цепи рото­ра добавочное сопротивление Rдобав.

    Источник