Что такое электрический двигатель?

Двигатель электрический — это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую.

Как правило, двигатели создают вращательное движение, используя силу, создаваемую взаимодействием магнитного поля и электрического тока, известную как сила Лоренца.

Двигатель состоит из ротора, который имеет вращающийся вал , статора, который вращает ротор, подшипника, который поддерживает вращающийся вал, и системы охлаждения , которая охлаждает тепло, выделяемое потерями.

Часть ротора и статора, которая генерирует магнитное поле, называется полевым магнитом, а часть, которая взаимодействует с полевым магнитом и генерирует магнитное поле для получения крутящего момента, называется якорем.

Также доступны линейные двигатели, а также другие модификации линейных двигателей.

Механизм двигателя

Ниже приводится объяснение самого простого механизма щеточного двигателя постоянного тока .

Сначала катушка помещается в магнитное поле между полюсами S и N.

Ток, текущий через катушку, создает магнитное поле в катушке, которое отталкивает один полюс и притягивает другой, заставляя катушку вращаться.

При изменении полярности тока, текущего через катушку во время вращения, силы отталкивания и притяжения меняются местами, и вращение поддерживается.

В двигателе есть элемент, называемый коммутатором, и когда коммутатор касается щеток, от щеток подается питание.

Коммутатор вращается вместе с валом, а положение, в котором коммутатор касается щетки, перемещается вместе с вращением.

Направление электрического тока меняется по мере изменения положения коммутатора.

Базовая структура простого двигателя постоянного тока состоит из спирального провода, щеток и коммутатора, закрепленного на вращающемся валу в магнитном поле магнита.

Коммутатор — это часть, которая переключает контакт/бесконтакт между источником питания и катушкой.

Щетка отвечает за приведение коммутатора в контакт с источником питания.

Когда к катушке подается постоянный ток, сила Лоренца действует в соответствии с направлением тока, и катушка начинает вращаться.

Однако, когда катушка поворачивается на 180 градусов, а левая и правая стороны меняются местами, вращение останавливается и требуется коммутатор. Коммутатор прерывает контакт между катушкой и источником питания, когда катушка поворачивается на 90 градусов.

В этом состоянии катушка продолжает вращаться по инерции, и в следующий раз, когда коммутатор контактирует с источником питания, сила Лоренца снова действует в направлении вращения катушки.

Классификация двигателей

Двигатели классифицируются по источнику питания привода на два типа: DC (постоянный ток) и AC (переменный ток). Кроме того, двигатели классифицируются по конструкции и принципу следующим образом:

1. Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока способны развивать высокую скорость вращения 30 000–40 000 об/мин и обладают высоким крутящим моментом.

• Щеточные двигатели
  Щеточные двигатели являются наиболее распространенным типом двигателей. Ток переключается путем последовательного приведения щеток, которые являются электродами на стороне статора, в контакт с коммутатором на стороне якоря, тем самым заставляя двигатель вращаться.
• Бесщеточный двигатель
  Бесщеточный двигатель не использует щетки и коммутаторы. Ток переключается электрически с помощью функции переключения с транзистором и т. д. (Пример применения: CD-плеер).
• Шаговый двигатель
  Шаговый двигатель работает с использованием импульсной электрической мощности и также называется импульсным двигателем. Он характеризуется способностью легко выполнять точные операции позиционирования. (Пример применения: принтер)

2. Двигатель переменного тока

Также называемые асинхронными двигателями, двигатели переменного тока — это двигатели, которые вращаются от источника переменного тока.

Подготавливается катушка, которая генерирует магнитное поле вокруг алюминиевого диска , и переменный ток используется для вращения алюминиевого диска.

Инвертор используется для управления скоростью двигателя переменного тока, что позволяет плавно разгоняться с низких скоростей и управлять скоростью по желанию.

• Асинхронный двигатель переменного тока
  генерирует вращающееся магнитное поле в статоре и индуцированный ток в роторе. Вращение вызывается этим действием.
• Вращение синхронного двигателя
  происходит, когда ротор с магнитными полюсами притягивается и следует за вращающимся магнитным полем, созданным переменным током. Скорость вращения синхронизирована с частотой источника питания.