Что называют электрическими двигателями

Только электромобили к 2025 году: Норвегия все ближе к воплощению плана

Электромобили составили 31% всех новых машин, проданных в Норвегии в 2018 году. Это самый высокий показатель в мире. У маленькой страны амбициозная цель — к 2025 году полностью отказаться от бензиновых двигателей.

Если будущее автомобилей — это электродвигатели, то Норвегия является хорошим примером того, как это будущее будет выглядеть. Во время прогулки по улицам Осло в глаза бросается огромное число машин Tesla, проезжающих мимо. И действительно, Норвегия является самым большим рынком сбыта Tesla в Европе. За прошлый год американский производитель поставил туда более 8600 автомобилей. Ожидается, что в 2019 году число проданных машин резко возрастет, когда на норвежском рынке появится новая Tesla Model 3.

Но дело не только в Tesla. В Норвегии в прошлом году был установлен и другой рекорд — по продаже транспортных средств с нулевым уровнем выбросов. Сюда входят не только автомобили на аккумуляторах, как, например, Tesla Model S или Nissan Leaf, но и машины, работающие на электроэнергии от встроенных топливных элементов на водороде.

В 2019 году в Норвегии ожидается бум продаж новой Tesla Model 3

Среди всех новых автомобилей, зарегистрированных в Норвегии в 2018 году, почти треть имеют нулевой уровень выбросов. Годом ранее этот показатель составлял 21 процент. Продажи экологичных автомобилей выросли на 40 процентов по сравнению с 2017 годом, сообщила норвежская Служба информации дорожного движения (OFV). Таким образом, из двух миллионов машин на дорогах Норвегии 10 процентов составляют экологичные автомобили.

Успехи Германии по сравнению с северными соседями не столь впечатляющие — даже несмотря на то, что в ФРГ продажи автомобилей с нулевым выбросом веществ в 2018 году рекордно увеличились на 43 процента. В абсолютном выражении это выглядит более скромно — всего один процент от всех проданных в прошлом году машин.

Электромобили стоят дешевле обычных

Электрическая версия машины Golf стоит в Норвегии дешевле обычной

Секрет успеха Норвегии заключается в щедрых государственных льготах, которые действую как на национальном, так и на местном уровне. Во-первых, электрокары не облагаются НДС и налогом на покупку автомобиля. Так, на норвежском рынке Volkswagen eGolf с электрическим мотором стоит намного дешевле, чем обычный вариант Golf на бензине.

Во-вторых, муниципалитеты по всей стране позволяют владельцам экологичных машин бесплатно парковаться, бесплатно подзаряжать свои автомобили и в некоторых местах даже пользоваться специальными полосами для общественного транспорта.

Наконец, обычные автомобили в Норвегии всегда были достаточно дорогими. Это означает, что правительству не пришлось резко повышать налог на загрязняющие окружающую среду машины, чтобы сделать экологичные модели дешевле.

«Курс Норвегии в отношении автомобилей с нулевым уровнем выбросов стал предметом гордости для наших политиков, — говорит профессор Марианне Ригхауг (Marianne Ryghaug) из Норвежского университета естественных и технических наук (NTNU). — Мы становимся местом для экспериментов с электрифицированным транспортом, что подталкивает производителей к дальнейшим инновациям и постоянному улучшению опыта потребителей».

Возможно, наиболее яркой иллюстрацией норвежского успеха в области электромобилей является тот факт, что общий объем продаж новых автомобилей сократился на 7 процентов. Множество покупателей откладывают покупку новой машины до тех пор, пока не смогут выбрать электрокар по своему вкусу, сообщает Служба информации дорожного движения..

«Рано или поздно, льготы будут сокращены»

Нынешнее правоцентристское правительство во главе с премьер-министром Эрной Солберг (Erna Solberg) пообещало сохранить основные налоговые послабления до следующих выборов в 2021 году. Однако от некоторых незначительных привилегий придется постепенно отказаться.

У владельцев электромобилей в Норвегии есть скидки на паромную переправу, пользование дорогами и парковку

Например, Осло решил ограничить использование электрокарами дорожных рядов, предназначенных для автобусов. Это пришлось сделать после того, как водители общественного транспорта стали жаловаться на то, что слишком много электромобилей затрудняют движение. Теперь владельцы электромобилей смогут использовать выделенные для автобусов полосы только в том случае, если в салоне находятся пассажиры.

Контекст

Сместит ли e-tron компанию Tesla с трона лидерства в электромобильности?

Презентация электромобиля e-tron от Audi может изменить счет в поединке автогигантов за лидерство в электромобильности. Но всех накопившихся проблем в немецком автопроме эта машина не решит. (20.09.2018)

Осло признан самым зеленым городом в Европе

Берлин выделит почти 2 млрд евро на борьбу за чистый воздух в городах

Правительство ФРГ предоставит муниципалитетам 2 млрд евро на борьбу с загрязнением воздуха, в частности, 432 млн евро на техническое дооснащение автомобилей городских служб.

Наиболее существенным изменением стала отмена свободного проезда по платным дорогам. С начала 2019 года водителям электромашин придется платить половину пошлины, взимаемой с обычного транспорта. Размер этого сбора будет и дальше увеличиваться в течение следующих 5 лет.

«Поскольку по нашим дорогам ездит все больше электрических автомобилей, рано или поздно льготы будут сокращены», — заявила член окружного совета Аннете Солли (Annette Solli) норвежкой общественной телекомпании NRK. Число электрокаров в ее округе Акерсхус, находящемся на границе с Осло, — одно из самых высоких в стране.

Тем не менее политик подчеркнула, что пока что речь об отмене всех льгот не идет: «Очевидно, что они работают. У нас все больше машин с нулевым уровнем эмиссии, и это очень важно. Я думаю, время сокращать льготы не придет, пока мы не достигнем нашей цели». И цель эта звучит очень амбициозно: к 2025 году страна хочет полностью отказаться от продажи новых автомобилей с двигателем внутреннего сгорания.

Между тем в ближайшее время на рынке должно появиться множество новых моделей экологичных авто — от Audi e-tron до Tesla Model 3. Так что в 2019 году, скорее всего, будет поставлен еще один рекорд по продажам электрокаров.

Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

Скромная доля электромобилей на рынке Германии

Почти 17 200 электромобилей было продано в Германии в первом полугодии 2018 года — и еще 16 700 машин с гибридным приводом. Это хотя и означает рост по сравнению с аналогичным периодом прошлого года на 51%, но в сравнении с продажами новых бензиновых и дизельных машин составляет лишь 1,8%. Ничтожно мало — по сравнению с почти 40% в Норвегии, являющейся мировым лидером по этому показателю.

Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

Отставание по электромобильности

Причин отставания две. Немецкий автопром слишком долго не верил в приход новой эры электромобильности, делая ставку на двигатели внутреннего сгорания, в производстве которых немцы были в числе мировых лидеров. В итоге, многие электромобили сегодня существуют в основном на бумаге (см. фото). Другая причина — предоставление властями льгот покупателям электромобилей началось в ФРГ лишь недавно.

Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

Перелом с сентября 2018 года?

Но сентябрь 2018 года может стать поворотным моментом. Прежде всего благодаря презентации электрического внедорожника e-tron. Это первая модель Audi, работающая полностью на электромоторе — и, как признают в самой компании-производителе, ее первая «вызревшая» серийная модель электромобиля. Поставки первым покупателям начнутся уже в конце 2018 года, а зарезервировать машину можно уже сейчас.

Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

E-tron на троне?

Презентация Audi e-tron состоялась 17 сентября в США, что можно истолковать как готовность потягаться силами с мировым лидером в производстве элитных электромобилей, американской компанией Tesla. Так, e-tron будет иметь запас хода в 400 км, что сравнимо с Model 3 от Tesla.

Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

Volkswagen пока не впечатляет

У электромобилей других марок, которые, как и Audi, принадлежат концерну Volkswagen, цифры менее впечатляющие. Так, под брендом Volkswagen концерн сейчас продает клиентам только 2 электрические модели — E-Golf (с начала 2014 года) и E-Up (с конца 2013). Технические характеристики таковы: запас хода у E-Golf — 300 км (и это по старым, менее экологичным нормам), у E-Up — 160 км.

Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

Будущее называется I.D.

В этом году премьер электромобилей от VW не ожидается. Концерн сейчас перестраивает свой завод в немецком Цвикау, где в 2019 году начнется производство совершенно новой линейки электромобилей под общим брендом I.D. Среди прочего — и изображенного на фото микроавтобуса I.D. Buzz.

Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

Другое будущее под названием EQC

Пытаются наверстать упущенное и в концерне Daimler. Сайт автопроизводителя, оттенив прошлые эксперименты с электромобильностью, уже вовсю рекламирует новую линейку электромобилей марки Mercedes — EQC. Но в серию первая машина EQC — внедорожник — выйдет в середине 2019 года. Следом за внедорожником компания обещает полную линейку на новой технологии, от компакт-класса до премиум-сегмента.

Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

Smart только электрический

А вот принадлежащая Daimler марка Smart будет полностью переориентирована на электромобильность. С 2020 года машины Smart будут продаваться во всей Западной Европе только с электрическим двигателем. А в США, Канаде и Норвегии от бензиновых Smart отказались еще 2017 году.

Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

BMW удивит в 2020 году

BMW уделяла внимание электромобильности больше других немецких автопроизводителей — так что уже имеет в активе две серийные модели машин с электрическими двигателями: i3 (на фото) и i8. Но с запасом хода в 200 км (i3) и у баварских автопроизводителей есть куда расти — поэтому с 2020 года BMW обещает вывести на рынок новые серийные модели электромобилей.

Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

Porsche нужно еще время

Миллиарды евро инвестирует сейчас в разработки и другая дочерняя фирма Volkswagen — Porsche. Полностью электрическая модель этого бренда ожидается в 2020 году. Предварительное название модели — Taycan.

Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

Opel ждут перемены

Поклонники выпускающейся в ФРГ марки Opel могли уже с 2012 года купить электромобиль Ampera. Но на самом деле он производился в США. Поэтому после приобретения компании Opel в 2017 году французским концерном PSA новый владелец объявил о планах по выпуску новых электромобилей: в 2020 году на рынок должна выйти новая Corsa с электрическим приводом, а к 2022 — еще четыре модели электромобилей.

Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

Стартапы в эру электромобильности

Перспективы электромобильности увлекли не только гигантов немецкого автопрома, но и небольшие стартапы. Например, ахенская фирма e.GO Mobile AG, созданная всего лишь в 2015 году, уже к концу 2018 года собирается выпустить на рынок свою первую серийную модель e.GO Life (на фото).

Немецкие электромобили: что можно уже купить и что нас ждет?

Почтальон приезжает на электромобиле

А немецкая почта — Deutsche Post, так и не найдя в 2014 года ни одного автопроизводителя, готового поставить небольшие автофургоны для развоза почты, сама приобрела никому не известную тогда фирму StreetScooter. Фирма прекрасно справилась с заданием, и сейчас по дорогам Германии разъезжает уже более 6 тысяч выпущенных ею желтых электромобилей.

Электрическая вращающаяся машина

Электрическая вращающаяся машина — электротехническое устройство, предназначенное для преобразования энергии на основе электромагнитной индукции и взаимодействия магнитного поля с электрическим током, содержащее, по крайней мере, две части, участвующие в основном процессе преобразования и имеющие возможность вращаться или поворачиваться относительно друг друга, за счёт чего и происходит процесс преобразования. [1]

Содержание

• 1 Общие положения
• 2 Классификация
  • 2.1 Классификация по функциональному назначению
  • 2.2 Классификация по конструктивной специфике и роду тока
• 3 Назначения
• 4 Расчёт электрической машины
  • 4.1 Современные методы расчёта
• 5 Литература
• 6 Ссылки
• 7 Примечания

Общие положения [ править | править код ]

Возможность создания электрической машины как электромеханического преобразователя базируется на электромагнитном взаимодействии, которое осуществляется посредством электрического тока и магнитного поля. Электрическая машина, в которой электромагнитное взаимодействие осуществляется при помощи магнитного поля называется индуктивной, а в которой при помощи электрического — ёмкостной. Ёмкостные машины практически не используются, так как при конечной проводимости воздушной среды (при наличии влаги) заряды будут исчезать из активной зоны электрической машины в землю.

Два основных конструктивных элемента любых электрических вращающихся машин: ротор — вращающаяся часть; статор — неподвижная часть; а также воздушный зазор, их разделяющий.

Классификация [ править | править код ]

Вращающиеся электрические машины могут быть классифицированы по различным параметрам, в том числе: по функциональному назначению, по характеру магнитного поля в основном воздушном зазоре, по способу возбуждения, по типу контактных соединений обмоток, по возможности изменения направления вращения, по характеру изменения частоты вращения, по роду тока. [2]

Классификация по функциональному назначению [ править | править код ]

Данная классификация предполагает основным критерием основное функциональное назначение машины в системе передачи энергии. [3]

Электромашинный генератор вращающаяся электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую. Вращающийся электродвигатель вращающаяся электрическая машина, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую. Электромашинный преобразователь вращающаяся электрическая машина, предназначенная для изменения параметров электрической энергии (рода тока, напряжения, частоты, числа фаз, фаз напряжения). Электромашинный компенсатор вращающаяся электрическая машина, предназначенная для генерирования или потребления реактивной мощности. Электромашинная муфта вращающаяся электрическая машина, предназначенная для передачи механической энергии с одного вала на другой. Электромашинный тормоз вращающаяся электрическая машина, предназначенная для создания тормозного момента. Информационная электрическая машина вращающаяся электрическая машина, предназначенная для выработки электрических сигналов, характеризующих частоту вращения ротора или его угловое положение, или для преобразования электрического сигнала в соответствующее ему угловое положение ротора

В контексте данной классификации наиболее известную и распространённую группу вращающихся электрических машин составляют применяемые практически во всех областях техники электромашинные генераторы (или просто «генераторы тока») и вращающиеся электродвигатели (или просто «электродвигатели»), а их конструкция обычно такова, что для них выполняется принцип обратимости, когда одна и та же машина может выступать как в роли генератора тока, так и в роли электродвигателя.

Классификация по конструктивной специфике и роду тока [ править | править код ]

Назначения [ править | править код ]

• Преобразование энергии — основное назначение электрических машин в качестве двигателей или генераторов.
• Преобразование величины напряжения — основное назначение трансформаторов.

• Усиление мощности электрических сигналов. В этом случае электрическая машина называется электромашинным усилителем.
• Преобразование постоянного тока в переменный или постоянный другой величины (см. умформер).
• Повышение коэффициента мощности электрических установок. В этом случае электрическая машина называется синхронным компенсатором. [4]
• Дистанционная передача информации (сельсин)

Расчёт электрической машины [ править | править код ]

Электрической машиной в большинстве случаев является электрический двигатель.

Уточнённый расчёт рабочих характеристик и использование существующих программ оптимизации позволяют уже на стадии проектирования машины получить весьма совершенную конструкцию. Наиболее распространены следующие методы математического моделирования электрических машин:

• аналитические;
• расчёт схем замещения, сформированных с использованием магнитных проводимостей отдельных участков магнитной цепи;
• расчёт полей на основе метода конечных элементов.

Аналитические методы основаны на решении уравнений, в которые входят такие величины, как магнитные потоки, напряжения и токи. При исследовании асинхронных машин широкое распространение получил расчёт схемы замещения одной фазы. Этот подход обычно применяется при расчёте установившихся режимов и реже для расчёта переходных процессов. При использовании аналитических методов принимаются допущения:

• плотность тока в проводниках распределена равномерно по их сечению;
• распределение индукции в воздушном зазоре синусоидально;
• нагрев машин не влияет на значения параметров схемы замещения;
• нелинейность магнитных цепей (работа в настоящее время сосредоточена на моделях, которые учитывают эффект насыщения в определении параметров эквивалентной схемы).

Погрешность аналитических расчётов может достигать 15-20 % и выше.

Численные методы стали широко применяться в последнее время в связи с быстрым развитием вычислительных машин и компьютерных технологий. Современные компьютерные программы позволяют решать не только двухмерные, но и трёхмерные задачи. Обычно численные методы предполагают использование различных по форме расчётных сеток, представляющих область задачи, причём точность модели тем выше, чем больше число узлов сетки. Применяются модели, основанные на методе конечных разностей (МКР), в котором используются ортогональные сетки, и модели, основанные на методе конечных элементов (МКЭ), в котором узлы сетки могут быть распределены более рационально. Преимуществом численных методов является то, что они позволяют не только повысить точность решения полевой задачи, но и учесть такие факторы, как насыщение магнитной цепи машины, вытеснение тока в проводниках и сложность границ сред.

При расчёте магнитных полей с учётом нелинейности свойств сред численными методами обычно применяют итерационный метод Ньютона-Рафсона. При этом при использовании метода конечных элементов матрицы коэффициентов имеют ленточную структуру, обеспечивающую снижение числа операций.

Современные программы, основанные на методе конечных элементов, позволяют рассчитывать ЭДС и токи обмоток статора и ротора, учитывать вращение ротора относительно статора, зубчатость сердечников, насыщение стали, наведение вихревых токов в массивных элементах конструкции, сложный характер распределения магнитного поля в зазоре. Кроме того, современные конечно-элементные программы позволяют рассчитывать объёмные (трёхмерные) конструкции. Точность расчётов по конечно- элементным программам была неоднократно подтверждена экспериментальными исследованиями. Чем сложнее моделируемая машина, тем больше длительность процесса вычислений. Расчёт рабочих режимов асинхронных машин при этом обладает ещё и той особенностью, что частота токов, индуктированных в роторе, относительно мала. Если переходные процессы рассчитываются методом численного интегрирования системы дифференциальных уравнений, требующим разбиения всего рассматриваемого временного интервала на достаточно малые шаги, время, затрачиваемое на вычисления, может быть значительным.

Современные методы расчёта [ править | править код ]

В целях сокращения времени и сохранения точности, появились другие методы. Такие подходы, как правило, применяют несколько методов одновременно, то есть являются комбинированными методами.

К этим методам относятся, в частности, методы, основанные на расчёте эквивалентных схем замещения магнитных цепей, то есть на дискретизации электромагнитной системы в виде потока. Предполагается, что магнитное поле состоит из определённого числа магнитных трубок переменного сечения. В пределах каждой трубки поток постоянен, а все линии поля расположены строго параллельно стенкам трубок. Такой подход к созданию схем замещения обоснован только для ферромагнитных участков сердечников, для воздушного зазора он может быть применён с некоторыми допущениями. Определить форму, направление и число трубок поля в этой части машины трудно, особенно если учитывать взаимное перемещение сердечников.учите закон ома

Существуют методы, позволяющие правильно воспроизвести поле в воздушном зазоре. Это методы зубцовых контуров и эквивалентных проводимостей воздушного зазора.

В методе эквивалентных проводимостей магнитные проводимости воздушного зазора находятся как произведение частных проводимостей, найденных при односторонней и двусторонней зубчатости сердечников.

Более универсальным методом расчёта электрических машин является МЗК. МЗК, первоначально разработанный для расчёта гидрогенераторов, был затем обобщён и применён для расчёта различных типов электрических машин, включая асинхронные машины с короткозамкнутым ротором.

В этих работах потокосцепления обмоток электрической машины выражаются через индуктивные параметры зубцовых контуров, образованных токами, лежащими на дне пазов или сосредоточенными, а стенках пазов. Такое представление источников поля позволяет использовать теорию скалярного магнитного потенциала, что заметно упрощает расчёты.

Идея МЗК заключается в представлении поля в воздушном зазоре электрической машины в виде суммы полей так называемых зубцовых контуров. Этот метод позволяет провести детальный анализ магнитного поля отдельного зубцового контура и определить магнитную проводимость в воздушном зазоре с учётом двусторонней зубчатости статора и ротора, взаимного перемещения сердечников, а так же реальной формы тока или напряжения обмотки якоря.

Виды электрических двигателей и принципы их работы

Представьте себе, каким бы стал современный мир, если бы из него вдруг исчезли все электродвигатели. Допустим, заменили бы их на тепловые машины. Но ведь тепловые двигатели громоздки, выделяют пар и выхлопные газы, в то время как электрические двигатели сопоставимой мощности компактны, отлично умещаются на станках, электротранспорте, другом оборудовании, будучи при этом экологически безопасными, экономичными и надежными. Невозможно представить современный мир без электродвигателей, сильно облегчающих работу людям, короче говоря, делающих нашу жизнь более комфортной.

Благодаря электродвигателям мы получаем механическую энергию из электрической. А решающее значение в этом процессе имеют массогабаритные характеристики, мощность и количество оборотов в минуту, которые в свою очередь связаны как с конструктивными особенностями двигателей, так и с параметрами питающего напряжения.

По виду питающего напряжения электродвигатели бывают: переменного или постоянного тока. По способу управления: шаговыми, линейными, серво (следящими). Двигатели переменного тока, в свою очередь, бывают асинхронными и синхронными. Давайте же рассмотрим виды электрических двигателей, отметим их особенности, и поговорим о принципах работы каждого из них.

После электричества совершенно бросил интересоваться природой. Неусовершенствованная вещь.

Владимир Владимирович Маяковский

Содержание статьи

Двигатели постоянного тока

Для построения электроприводов с высокими динамическими характеристиками используют электродвигатели постоянного тока. Они отличаются высокой перегрузочной способностью и равномерностью вращения. Именно двигатели постоянного тока применяются зачастую в электротранспорте. Ими же комплектуются многие станки, машины, агрегаты, включая бытовую технику.

Работа электрических двигателей постоянного тока основана на принципе взаимодействия токов, протекающих по проводникам якоря, с неподвижным магнитным потоком, создаваемым обмоткой возбуждения полюсов.

В основе работы классического двигателя постоянного тока — вращение рамки с током во внешнем магнитном поле: к рамке подводится ток через щеточно-коллектроный узел, а магнитное поле статора получают или от постоянных магнитов, или от того же постоянного тока (магнитное поле катушки с током). В результате рамка с током поворачивается в магнитном поле. Вместо рамки может выступать катушка с током на магнитопроводе — ротор (якорь двигателя постоянного тока).

При помощи резисторов, включаемых в цепь якоря двигателя с независимым возбуждением, можно получать требуемый пусковой ток и пусковой момент, регулировать (уменьшать) скорость якоря при наличии нагрузки на валу. Снижая напряжение на якоре при помощи регулятора, также можно получать требуемый пусковой момент, регулировать скорость вниз от основной, то есть уменьшать ее.

Благодаря перечисленным свойствам такие двигатели постоянного тока с независимым возбуждением находят применение там, где есть необходимость в плавном регулировании скорости в широком диапазоне, например в металлорежущих станках.

Двигатели переменного тока

Электродвигатели переменного тока очень широко используются в быту и в промышленности, поскольку считаются более универсальными, по сравнению с двигателями постоянного тока. Двигатели переменного тока имеют простую конструкцию, более надежны, чем двигатели постоянного тока, и неприхотливы в обращении.

Например большинство домашних вентиляторов и промышленных вытяжек оборудованы именно асинхронными двигателями переменного тока. Ими же оснащены лебедки, насосы, станковое оборудование. Простота двигателей переменного тока промышленной частоты заключается в отсутствии щеточно-коллекторного узла и сложной электроники.

Шаговые двигатели

Шаговые электродвигатели функционируют, преобразуя дискретные электрические импульсы постоянного тока в механические перемещения (шаги). Офисная техника, станки, роботы, — везде, где требуется высокая скорость и равномерность перемещения рабочего органа, применяются сегодня шаговые электродвигатели. Для контроля скорости вращения ротора, электронным блоком регулируется частота следования импульсов и их скважность. Шаговый двигатель — это синхронный бесщеточный двигатель постоянного тока.

Примеры ипсользования шаговых двигателей:

Сервоприводы (серводвигатели)

Сервопривод (следящий привод) — это высокотехнологичный двигатель постоянного тока. В отличие от шагового двигателя, у серводвигателя в конструкции присутствует еще и датчик положения ротора, при помощи которого реализуется механизм отрицательной обратной связи.

Двигатели данного типа способны развивать высокие обороты и мощность, как и шаговые двигатели постоянного тока, но регулировка положения рабочего органа оказывается более точной. Для станков с ЧПУ, сервопривод — как раз то, что нужно. Многие современные промышленные станки оборудованы именно сервоприводами, интегрированными в систему высокоточного компьютерного управления.

Линейные электродвигатели

У линейного двигателя постоянного тока вместо ротора — стержень (шток) с магнитами, прямолинейно перемещаемый через статор относительно катушки индуктивности. Двигатели данного типа набирают популярность в качестве приводов механизмов с возвратно-поступательными движениями в процессе работы.

Это надежное и экономичное решение, исключающее необходимость использовать какую бы то ни было механическую передачи. Импульсы необходимой полярности и длительности посылаются в катушку, формируя магнитное поле нужной конфигурации, которое со своей стороны действует на шток, причем текущее положение штока отслеживается благодаря датчикам Холла, встроенным в статор.

Асинхронные электродвигатели

Чаще всего асинхронным двигателем называют двигатель переменного тока, у которого частота (или угловая скорость) вращения ротора отличается от угловой скорости магнитного потока статора. То есть в таком двигателе присутствует «скольжение». Асинхронные двигатели переменного тока бывают с короткозамкнутым (типа «беличья клетка») ротором или с фазным ротором.

Более мощные асинхронные двигатели изготавливают с фазным ротором, величина магнитного потока у такого ротора регулируется реостатом, и скорость вращения получается регулируемой. Менее критичное (к зависимости частоты вращения ротора от нагрузки) оборудование оснащают асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором.

Трехфазные асинхронные электродвигатели переменного тока благодаря простоте в обслуживании, надежности и низкой стоимости наиболее распространены в промышленности.

Однофазные асинхронные электродвигатели имеют короткозамкнутый ротор и две обмотки в статоре, смещенные одна относительно другой на 90°. Одна обмотка рабочая. При работе электродвигателя эта обмотка постоянно получает питание от сети однофазного переменного тока.

Вторая обмотка пусковая и подключается на период пуска для создания пускового момента. Она выполнена проводом меньшей площади сечения, и ее активное сопротивление больше, чем у рабочей обмотки.

Когда ротор двигателя развивает достаточную частоту вращения, пусковая обмотка отключается. Это происходит автоматически под действием токового реле или специального пускателя.

Лучшие пусковые свойства имеет электродвигатель, в цепь пусковой обмотки которого включен конденсатор. В этом случае ток в пусковой обмотке сдвигается по фазе на угол, близкий к 90°, чем обеспечивается достаточный пусковой момент.

В рабочей части механические характеристики однофазного асинхронного электродвигателя идентичны характеристикам трехфазного асинхронного электродвигателя. КПД однофазных электродвигателей меньше, чем трехфазных, поэтому однофазные двигатели изготовляют с номинальной мощностью не более 0,6 кВт.

На такую же мощность изготовливают коллекторные двигатели однофазного тока, которые могут работать как от сети переменного тока, так и от источника постоянного напряжения, поэтому их называют универсальными коллекторные двигатели.

По существу, это двигатели с последовательным возбуждением, отличающиеся тем, что магнитопровод их делается шихтованным и они приспособлены к работе с пульсирующим магнитным потоком. В случае питания от источника переменного напряжения В 50 Гц ток и магнитный поток одновременно меняют направление, и поэтому момент получается пульсирующим с частотой 100 Гц.

Эти электродвигатели обладают характеристиками двигателей с последовательным возбуждением. Их применяют как и асинхронные однофазные электродвигатели в электроинструментах, бытовых механизмах и других машинах небольшой мощности.

Подборка статей про асинхронные двигатели:

Синхронные электродвигатели

Говоря «синхронный двигатель», традиционно имеют ввиду двигатель переменного тока, у которого частота вращения (или угловая скорость) ротора равна угловой скорости движения магнитного потока в полости статора. Чаще всего речь о двигателях, роторы которых несут на себе постоянные магниты или обмотку возбуждения, создающую сильное собственное магнитное поле, препятствующее скольжению.

Синхронные трехфазные электродвигатели отличаются от асинхронных тем, что ротор их представляет собой электромагнит, через обмотки которого пропускается постоянный ток. Такой электродвигатель обладает свойством поддерживать строго постоянную частоту вращения, равную частоте вращения магнитного поля, создаваемого трехфазной обмоткой статора.

Кроме того, синхронный электродвигатель имеет высокий коэффициент мощности. Регулируя ток возбуждения, можно поддерживать коэффициент мощности равным единице. В синхронном электродвигателе отсутствуют потери, связанные со скольжением, поэтому КПД их также больше, чем в асинхронных.

У синхронных двигателей скорость вращения ротора поэтому постоянна. Мощные вентиляторы, приводы подъемных кранов, насосов, — во многих применениях, где необходимы высокая мощность и постоянная скорость, независимо от нагрузки, используются синхронные двигатели.

Электрические двигатели: определение, разновидности, применение

Электрический двигатель – специальная машина (ее еще называют электромеханическим преобразователем), с помощью которой электроэнергия преобразовывается в механическое движение.

Побочный эффект такой конвертации – выделение тепла.

При-этом современные двигатели обладают очень высоким КПД, который достигает 98%, в результате чего их использование экономически более выгодно по сравнению с двигателями внутренного сгорания. Электрические двигатели используются во всех сферах народного хозяйства, начиная от бытового применения, заканчивая военной техникой.

1. Электрические двигатели и их разновидности
2. По принципу работы электродвигатели переменного тока бывают
3. Преимущества и недостатки асинхронных двигателей
4. Особенности работы синхронных двигателей

Электрические двигатели и их разновидности

Как известно с базового школьного курса физики, ток бывает переменным и постоянным. В бытовой электросети – переменный ток. Батарейки, аккумуляторы и другие мобильные источники питания предоставляют постоянный ток.

Электродвигатели постоянного тока характеризуются хорошими эксплуатационными и динамическими характеристиками.

Такие изделия широко используются в подъемных машинах, буровых станках, полимерном оборудовании, в некоторых агрегатах экскаваторов.

По принципу работы электродвигатели переменного тока бывают

• асинхронными;
• синхронными.

Подробное сравнение этих видов машин можно почитать тут.

Синхронные двигатели – электрические машины, где скорость вращения ротора полностью идентична частоте магнитного поля. Учитывая эту особенность, такие устройства актуальны там, где необходима стабильная высокая скорость вращения: насосы, крупные вентиляторы, генераторы, компрессоры, стиральные машины, пылесосы, практически все электроинструменты.

Особое внимание среди синхронных устройств, заслуживают шаговые двигатели. Они обладают несколькими обмотками. Такой подход позволяет с высокой точностью изменять скорость вращения таких электродвигателей.

Асинхронными двигателями называют такие машины, в которых скорость ротора отличается от частоты движения магнитного поля.

Нашли свое применение в подавляющем большинстве отраслей народного хозяйства: в приводах дымососов, транспортерах, шаровых мельницах, наждачных, сверлильных станках, в холодильном оборудовании, вентиляторах, кондиционерах, микроприводах.

Максимальная скорость вращения асинхронных установок – 3000 об/мин.

Интересное видео о двигателях смотрите ниже:

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Асинхронные электродвигатели могут обладать фазным и короткозамкнутым ротором.

Короткозамкнутый ротор более распространен.

Такие двигатели обладают следующими преимуществами:

• относительно одинаковая скорость вращения при разных уровнях нагрузки;
• не боятся непродолжительных механических перегрузок;
• простая конструкция;
• несложная автоматизация и пуск;
• высокий КПД (коэффициент полезного действия).

Электродвигатели с короткозамкнутым контуром требуют большой пусковой ток.

Если невозможно реализовать выполнение этого условия, то используют устройства с фазным ротором. Они обладают такими достоинствами:

• хороший начальный вращающий момент;
• нечувствительны к кратковременным перегрузкам механической природы;
• постоянная скорость работы при наличии нагрузок;
• малый пусковой ток;
• с такими двигателями применяют автоматические пусковые устройства;
• могут в небольших пределах изменять скорость вращения.

К основным недостаткам асинхронных двигателей относят то, что изменять их скорость работы можно только посредством изменения частоты электрического тока.

Кроме того, частота вращения – относительна. Она колеблется в небольших пределах. Иногда это недопустимо.

Интересное видео об асинхронных электродвигателях смотрите ниже:

Особенности работы синхронных двигателей

Все синхронные двигатели обладают такими преимуществами:

1. Они не отдают и не потребляют реактивную энергию в сеть. Это позволяет уменьшить их габариты при сохранении мощности. Типичный синхронный электродвигатель меньше асинхронного.
2. В сравнении с асинхронными устройствами, менее чувствительны к скачкам напряжения.
3. Хорошая сопротивляемость перегрузкам.
4. Такие электрические машины способны поддерживать постоянную скорость вращения, если уровень нагрузок не превышает допустимые пределы.

В любой бочке, есть ложка с дегтем. Синхронным электродвигателям присущи такие недостатки:

• сложная конструкция;
• затрудненный пуск в ход;
• довольно сложно изменять скорость вращения (посредством изменения значения частоты тока).

Сочетание всех этих особенностей делает синхронные двигатели невыгодными при мощностях до 100 Вт. А вот на более высоких уровнях производительности, синхронные машины показывают себя во всей красе.

Электрическая машина

Электрическая машина — это электромеханический преобразователь энергии [1] , основанный на явлениях электромагнитной индукции и силы Лоренца, действующей на проводник с током, движущийся в магнитном поле.

Содержание

Общие положения

Возможность создания электрической машины как электромеханического преобразователя базируется на электромагнитном взаимодействии, которое осуществляется посредством электрического тока и магнитного поля. Электрическая машина, в которой электромагнитное взаимодействие осуществляется при помощи магнитного поля называется индуктивной, а в которой при помощи электрического — ёмкостной. Ёмкостные машины практически не используются, так как при конечной проводимости воздушной среды (при наличии влаги) заряды будут исчезать из активной зоны электрической машины в землю (то есть огромные потери энергии).

Классификация

Если электрическая энергия преобразуется в механическую работу и тепло, тогда электрическая машина является электрическим двигателем; когда механическая работа преобразуется в электрическую энергию и тепло, тогда электрическая машина является электрическим генератором; когда электрическая энергия одного вида преобразуется в электрическую энергию другого вида, тогда электрическая машина является электромеханическим преобразователем или трансформатором и когда механическая и электрическая энергии преобразуются в тепло, тогда электрическая машина является электромагнитным тормозом. Для большинства машин выполняется принцип обратимости, когда одна и та же машина может выступать как в роли двигателя, так и в роли генератора или электромагнитного тормоза.

В большинстве электрических машин выделяют ротор — вращающуюся часть, и статор — неподвижную часть, а также воздушный зазор, их разделяющий.

По принципу действия выделяют нижеследующие виды машин:

1. Асинхронная машина — электрическая машина переменного тока, в которой частота вращения ротора отличается от частоты вращения магнитного поля в воздушном зазоре на частоту скольжения.
2. Синхронная машина — электрическая машина переменного тока, в которой частоты вращение ротора и магнитного поля в зазоре равны.
3. Машина двойного питания (и как вариант — асинхронизированная синхронная машина) — электрическая машина переменного тока, в которой ротор и статор в общем случае имеют разные частоты питающего тока. В результате ротор вращается с частотой, равной сумме (разности) питающих частот.
4. Машина постоянного тока — электрическая машина, питаемая постоянным током и имеющая коллектор.
5. Трансформатор — электрический аппарат [2] переменного тока (электрический преобразователь), преобразующий электрический ток напряжения одного номинала в электрический ток напряжения другого номинала. Существуют статические и поворотные трансформаторы .
6. Инвертор на базе электрической машины (см. также Умформер) — как правило, пара электрических машин, соединённых валами, выполняющих преобразование рода тока (постоянный в переменный или наоборот), частоты тока, числа фаз, напряжений.
7. Вентильный двигатель — электрическая машина постоянного тока, в которой механический коллектор заменён полупроводниковым коммутатором (ПК), возбуждение осуществляется от постоянных магнитов, размещенных на роторе; а статорная обмотка, как в синхронной машине. ПК по сигналам логического устройства поочерёдно, в определённой последовательности, попарно подключает фазы электродвигателя к источнику постоянного тока, создавая вращающееся поле статора, которое, взаимодействуя с полем постоянного магнита ротора, создаёт вращающий момент электродвигателю.
8. сельсин -электрическая машина для дистанционной передачи информации об угле поворота.

Назначения

• Преобразование энергии — основное назначение электрических машин в качестве двигателя или генератора.
• Преобразование переменного тока в постоянный (см. умформер).
• Преобразование величины напряжения.
• Усиление мощности электрических сигналов. В этом случае электрическая машина называется электромашинным усилителем.
• Повышение коэффициента мощности электрических установок. В этом случае электрическая машина называется синхронным компенсатором. [3]
• Дистанционная передача информации (сельсин)

Примечания

1. ↑Глоссарий.ru.Словарь по естественным наукам:Электрическая машина.
2. ↑Иванов-Смоленский А. В. Электрические машины. — М.:Энергия, 1980.
3. ↑Кацман М. М. Электрические машины и трансформаторы. — М.:Высшая школа, 1970.

Ссылки

• Видеман Е., Келленбергер В. Конструкции электрических машин. — Л. : Энергия, 1972.
• Электрические машины. Подборка статей

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Лю Шаоци
• Электрический генератор

Смотреть что такое «Электрическая машина» в других словарях:

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА — машина, Действие которой основано на использовании явления электромагнитной индукции; преобразует механическую энергию в электрическую (генератор), электрическую энергию в механическую (двигатель) либо электрическую энергию с одними параметрами… … Большой Энциклопедический словарь

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА — см. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Павленков Ф., 1907 … Словарь иностранных слов русского языка

электрическая машина — [IEV number 151 13 39] EN electric machine energy transducer that can transform electric energy into mechanical energy or vice versa NOTE – The term «electric machine» is also used for synchronous compensators and torque motors.… … Справочник технического переводчика

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА — устройство, в котором происходит преобразование механической энергии в электрическую (генератор), либо электрической энергии в механическую (двигатель), или электрической энергии в электрическую др. рода тока, др. напряжения млн. частоты… … Большая политехническая энциклопедия

Электрическая машина — служит для преобразования механической энергии в электрическую и электрической в механическую, а также электрической энергии в электрическую же, отличающуюся по напряжению, роду тока, частоте и другим параметрам. Действие Э. м. основано… … Большая советская энциклопедия

электрическая машина — машина, действие которой основано на использовании явления электромагнитной индукции; преобразует механическую энергию в электрическую (генератор), электрическую энергию в механическую (двигатель) либо электрическую в электрическую же (например,… … Энциклопедический словарь

электрическая машина — elektros mašina statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. electric machine; electrical machine vok. elektrische Maschine, f rus. электрическая машина, f pranc. machine électrique, f … Automatikos terminų žodynas

электрическая машина — elektros mašina statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electrical machine vok. elektrische Maschine, f rus. электрическая машина, f pranc. machine électrique, f … Fizikos terminų žodynas

электрическая машина — ▲ машина ↑ основываться на, электромагнитные волны электромашина машина, действие которой основано на явлении электромагнитной индукции. электромотор. | электродвигатель. линейный двигатель. | электрогенератор. генератор. турбогенератор.… … Идеографический словарь русского языка

электрическая машина — Машина, действие которой основано на использовании явлений электромагнитной индукции и которая предназначена для преобразования механической энергии в электрическую, или электрической энергии в механическую, или электрической энергии в… … Политехнический терминологический толковый словарь