Для чего электродвигатель используется (назначение), как устроен (из каких частей состоит) и как работает.

Электродвигатель является электрической машиной , которая преобразует электрическую энергию в механическую энергию . Большинство электродвигателей работают через взаимодействие между магнитным полем двигателя и электрическим током в обмотке провода, чтобы генерировать силу в виде вращения вала. Электродвигатели могут питаться от источников постоянного тока (постоянного тока), таких как аккумуляторы, автомобили или выпрямители, или от источников переменного тока (переменного тока), таких как электросеть, инверторы или электрические генераторы. Электрический генератор механически идентичен электрическому двигателю, но работает в обратном направлении, преобразуя механическую энергию в электрическую энергию.

Электродвигатели могут быть классифицированы по таким соображениям, как тип источника питания, внутренняя конструкция, применение и тип выходной мощности. В дополнение к типам переменного тока и постоянного тока, двигатели могут быть щеточными или бесщеточными , могут быть различной фазы (см. Однофазный , двухфазный или трехфазный ) и могут иметь воздушное или жидкостное охлаждение. Двигатели общего назначения со стандартными размерами и характеристиками обеспечивают удобную механическую мощность для промышленного использования. Самые большие электродвигатели используются для судовой тяги, сжатия трубопроводов и хранения накачки.приложения с рейтингом до 100 мегаватт. Электродвигатели встречаются в промышленных вентиляторах, воздуходувках и насосах, станках, бытовой технике, электроинструментах и ​​дисках. Маленькие моторы можно найти в электрических часах.

В некоторых случаях, например, при рекуперативном торможении с тяговыми двигателями , электродвигатели могут использоваться в качестве генератора в обратном направлении для восстановления энергии, которая в противном случае могла бы быть потеряна в виде тепла и трения.

Электродвигатели создают линейную или вращательную силу ( крутящий момент ), предназначенную для приведения в движение какого-либо внешнего механизма, например вентилятора или лифта. Электродвигатель обычно предназначен для непрерывного вращения или для линейного перемещения на значительное расстояние по сравнению с его размером. Магнитные соленоидысоздают значительную механическую силу, но на рабочем расстоянии, сопоставимом с их размерами. Преобразователи, такие как громкоговорители и микрофоны, преобразуют электрический ток и механическую силу для воспроизведения таких сигналов, как речь. По сравнению с обычными двигателями внутреннего сгорания (ДВС) электродвигатели имеют меньший вес, физически меньше, обеспечивают большую выходную мощность, механически проще и дешевле в сборке, обеспечивая мгновенный и постоянный крутящий момент на любой скорости, с большей отзывчивостью, более высокой общей эффективностью и снижение тепловыделения. Однако электродвигатели не так удобны или распространены, как ДВС в мобильных приложениях (например, в автомобилях и автобусах), поскольку для них требуется большая и дорогая батарея, а для ДВС требуется сравнительно небольшой топливный бак.

Ротор

В электродвигателе движущейся частью является ротор, который вращает вал для подачи механической энергии. Ротор обычно имеет проводники, уложенные в него, которые несут токи, которые взаимодействуют с магнитным полем статора, генерируя силы, которые вращают вал. В качестве альтернативы, некоторые роторы несут постоянные магниты, а статор удерживает проводники.

Подшипники

Ротор поддерживается подшипниками , которые позволяют ротору вращаться вокруг своей оси. Подшипники в свою очередь опираются на корпус двигателя. Вал двигателя проходит через подшипники к внешней стороне двигателя, где применяется нагрузка. Поскольку силы нагрузки действуют за пределы самого наружного подшипника, говорят, что нагрузка является нависающей.

Статор

Статор является стационарной частью электромагнитной цепи двигателя и обычно состоит из обмоток или постоянных магнитов. Сердечник статора состоит из множества тонких металлических листов, называемых ламинациями. Ламинация используется для уменьшения потерь энергии, которые могут возникнуть в случае использования твердого ядра.

Воздушный зазор

Расстояние между ротором и статором называется воздушным зазором. Воздушный зазор имеет важные эффекты и, как правило, настолько мал, насколько это возможно, так как большой зазор оказывает сильное негативное влияние на производительность. Это основной источник низкого коэффициента мощности, при котором работают двигатели. Ток намагничивания увеличивается с воздушным зазором. По этой причине воздушный зазор должен быть минимальным. Очень маленькие промежутки могут создавать механические проблемы в дополнение к шуму и потерям.

Обмотки

Обмотки - это провода, которые проложены в катушках и обычно намотаны на многослойный магнитный сердечник из мягкого железа, чтобы образовывать магнитные полюса при подаче тока.

Электрические машины поставляются в двух основных конфигурациях полюсов магнитного поля: конфигурации выступающих и неосновных полюсов . В машине с выдающимися полюсами магнитное поле полюса создается обмоткой, намотанной вокруг полюса ниже поверхности полюса. В машине с неполюсным полюсом или распределенным полем, или машиной с круглым ротором обмотка распределена в пазах торца полюса . затененной-полюсный двигатель имеет обмотку вокруг части полюса , что задержки фазы магнитного поля для этого полюса.

Некоторые двигатели имеют проводники, которые состоят из более толстого металла, такого как прутки или листы металла, обычно меди , или алюминия . Они обычно питаются от электромагнитной индукции .

Коммутатор

Маленький моторчик постоянного тока с коммутатором

Коммутатор представляет собой механизм , используемый для переключения на вход большинства машин постоянного тока и переменного тока некоторых машин. Он состоит из сегментов контактных колец, изолированных друг от друга и от вала. Ток якоря двигателя подается через неподвижные щетки в контакте с вращающимся коммутатором, что вызывает требуемое изменение тока и оптимально подает питание на машину, когда ротор вращается от полюса к полюсу. В отсутствие такого изменения тока, двигатель будет тормозить до остановки. В свете усовершенствованных технологий в области электронного контроллера, управления без датчиков, асинхронного двигателя и двигателя с постоянными магнитами, индуктивности с внешним переключением идвигатели с постоянными магнитами вытесняют электромеханические двигатели.