V tomto článku se podíváme na základní principy fungování elektromotorů, jejich rozdělení podle typu napájení, konstrukce a provozu a také na uplatnění v různých průmyslových odvětvích.

Elektromotory: základní provozní principy, klasifikace a aplikace aktualizovány: 15. listopadu 2023 od: Scientific Articles.Ru

Vítejte na elektrotechnické přednášce! Dnes bude řeč o elektromotorech – zařízeních přeměňujících elektrickou energii na mechanickou energii. Elektromotory nacházejí široké uplatnění v různých průmyslových odvětvích i domácnostech, jejich provoz je založen na principu interakce elektromagnetických polí. V této přednášce se podíváme na hlavní typy elektromotorů, jejich princip činnosti a uplatnění v různých oborech. Začněme!

Potřebujete pomoc s psaním práce?

Psaní akademické práce za 1 den od 100 rublů. Prohlédněte si recenze od našich klientů a zjistěte cenu vaší práce.

Definice motoru

Elektromotor je zařízení, které přeměňuje elektrickou energii na mechanickou energii pro pohon různých mechanismů a zařízení. Skládá se ze statoru a rotoru, které na sebe vzájemně působí a vytvářejí rotační pohyb.

Stator je stacionární část elektromotoru, která obsahuje vinutí vytvářející magnetické pole. Rotor je rotující část, která obsahuje vodivé prvky, jako jsou vinutí nebo permanentní magnety.

Základní princip činnosti elektromotoru je založen na interakci magnetických polí vytvářených statorem a rotorem. Když elektrický proud prochází statorovými vinutími, vytvářejí magnetické pole. Toto magnetické pole působí na vodivé prvky rotoru a způsobuje jejich rotaci.

Existuje několik typů elektromotorů, včetně stejnosměrných (DC), střídavých (DC) a synchronních (Synchronních) typů. Každý z nich má své vlastní vlastnosti a používá se v různých oblastech.

Princip činnosti elektromotorů

Elektromotory fungují na základě interakce magnetických polí vytvářených statorem a rotorem. Přeměňují elektrickou energii na mechanickou energii a umožňují otáčení hřídele.

Hlavní součásti elektromotoru:

  • Stator: Jedná se o stacionární část elektromotoru, která se skládá z vinutí a magnetů. Vinutí statoru jsou připojena ke zdroji elektrického proudu a vytvářejí magnetické pole.
  • Rotor: Jedná se o rotační část elektromotoru. Rotor může být permanentní magnet nebo vinutí, které interaguje s magnetickým polem statoru.
  • Komutátor (pouze stejnosměrné motory): Jedná se o zařízení, které mění směr proudu ve vinutí rotoru a zajišťuje jeho rotaci.

Princip činnosti elektromotoru:

  1. Přivedením elektrického proudu na vinutí statoru se kolem něj vytvoří magnetické pole.
  2. Magnetické pole statoru působí na vodivé prvky rotoru a způsobuje jejich rotaci.
  3. Rotace rotoru způsobuje otáčení hřídele elektromotoru, který může být spojen se strojem nebo zátěží.
READ
Jak zlepšit atmosféru v místnosti?

Elektromotory tedy přeměňují elektrickou energii na mechanickou energii a zajišťují provoz různých zařízení a mechanismů.

Klasifikace elektromotorů podle typu napájení

Elektromotory lze klasifikovat podle jejich typu výkonu, tedy zdroje elektrické energie, se kterým pracují. Existují následující typy elektromotorů:

stejnosměrný proud (stejnosměrný proud)

Stejnosměrné (DC) motory pracují ze zdroje stejnosměrného proudu. Skládají se ze statoru a rotoru, jejichž obě vinutí jsou napájena stejnosměrným zdrojem. Tyto motory se obvykle používají v aplikacích, které vyžadují přesné řízení rychlosti a polohy, jako jsou pohony robotů, automatizační mechanismy atd.

AC (AC)

Střídavé motory (AC) fungují ze zdroje střídavého proudu. Mohou být jednofázové nebo třífázové. Jednofázové střídavé motory se běžně používají v domácnostech, jako jsou ventilátory, čerpadla atd. Třífázové motory na střídavý proud jsou široce používány v průmyslu díky jejich vysokému výkonu a účinnosti.

Synchronní

Synchronní elektromotory pracují ze zdroje střídavého proudu a mají konstantní otáčky, synchronní s frekvencí napájecího napětí. Obvykle se používají v aplikacích, kde je vyžadována přesná regulace rychlosti a synchronizace s jinými zařízeními, jako jsou generátory, kompresory atd.

Asynchronní (indukce)

Indukční motory, také známé jako indukční motory, fungují ze zdroje střídavého proudu a mají proměnnou rychlost otáčení. Jsou to nejběžnější typy elektromotorů a jsou široce používány v různých průmyslových odvětvích, jako je průmysl, doprava, domácí spotřebiče atd.

Klasifikace elektromotorů podle druhu výkonu nám tedy umožňuje určit, jaký zdroj elektrické energie je pro jejich provoz nezbytný a v jakých oblastech je lze využít.

Klasifikace elektromotorů podle typu konstrukce

Elektromotory lze klasifikovat podle konstrukčního typu, který určuje jejich vzhled, vnitřní strukturu a způsob instalace. Zde jsou některé základní typy elektrických motorů podle konstrukce:

Rotační motory

Rotační motory mají rotační část zvanou rotor, která je hlavním prvkem zodpovědným za přeměnu elektrické energie na mechanickou energii. Rotor může být vyroben ve formě vinutí nebo permanentního magnetu.

Statorové motory

Statorové motory mají stacionární část zvanou stator, která obsahuje vinutí a vytváří magnetické pole. Stator zajišťuje stabilitu a údržbu rotoru.

Univerzální elektromotory

Univerzální elektromotory mohou pracovat na stejnosměrný i střídavý proud. Jsou vysoce flexibilní a lze je použít v různých aplikacích, jako jsou domácí spotřebiče, nářadí atd.

Krokové motory

Krokové motory mají speciální konstrukci, která jim umožňuje otáčet se pod určitým úhlem, který se nazývá krok. Jsou široce používány v polohovacích systémech, kde je důležitá přesnost a kontrola polohy.

READ
Co je tekutý mramor do koupele?

Lineární motory

Lineární motory jsou zařízení, která přeměňují elektrickou energii na lineární pohyb. Používají se v různých aplikacích, jako jsou automatizované systémy, robotika atd.

Klasifikace elektromotorů podle typu konstrukce nám tedy umožňuje určit jejich vlastnosti, výhody a oblasti použití. Každý typ elektromotoru má své vlastní jedinečné vlastnosti, které mohou být optimální pro určité úkoly a podmínky.

Klasifikace elektromotorů podle druhu provozu

Elektromotory na stejnosměrný proud (konstantní napětí).

Elektromotory na stejnosměrný proud (konstantní napětí) pracují ze zdroje konstantního proudu nebo konstantního napětí. Skládají se z permanentního magnetu (statoru) a vinutí s kotvou (rotor). Stejnosměrný proud protékající vinutím vytváří magnetické pole, které interaguje s magnetickým polem statoru a způsobuje otáčení rotoru. Tyto elektromotory se běžně používají v malých zařízeních, jako jsou hračky, mikroelektronika a automobilové systémy.

Střídavé elektromotory (střídavé napětí).

Střídavé elektrické motory (střídavé napětí) fungují ze zdroje střídavého proudu nebo střídavého napětí. Skládají se ze statoru s vinutím a rotoru. Střídavý proud protékající vinutím statoru vytváří střídavé magnetické pole, které interaguje s rotorem a způsobuje jeho otáčení. Tyto elektromotory jsou široce používány v průmyslu, domácích spotřebičích a dopravě.

Synchronní elektromotory

Synchronní elektromotory pracují se stejnosměrným nebo střídavým proudem, ale jejich rotor se otáčí synchronně s frekvencí a fází proudu dodávaného do statoru. Mají permanentní magnety na rotoru nebo vinutí na rotoru, které vytvářejí magnetické pole, které interaguje s magnetickým polem statoru. Synchronní elektromotory jsou široce používány v energetice, průmyslu a dopravě.

Asynchronní (indukční) elektromotory

Asynchronní (indukční) elektromotory pracují na střídavý proud a nevyžadují externí zdroj magnetického pole. Skládají se ze statoru s vinutím a rotoru. Střídavý proud protékající vinutím statoru vytváří střídavé magnetické pole, které indukuje proudy v rotoru a způsobuje jeho otáčení. Asynchronní elektromotory jsou široce používány v průmyslu, domácích spotřebičích a dopravě.

Klasifikace elektromotorů podle druhu provozu nám tedy umožňuje určit jejich vlastnosti, principy činnosti a oblasti použití. Každý typ elektromotoru má své vlastní jedinečné vlastnosti, které mohou být optimální pro určité úkoly a podmínky.

Aplikace elektromotorů v různých průmyslových odvětvích

Elektromotory jsou jedním z nejběžnějších a nejdůležitějších zařízení v moderním světě. Používají se v mnoha průmyslových odvětvích, domácích spotřebičích a dopravě. Podívejme se na některé z nich:

READ
Co je Phytostena?

Průmysl

Elektromotory jsou v průmyslu široce používány k pohonu různých mechanismů a zařízení. Používají se v čerpadlech, kompresorech, ventilátorech, dopravnících, obráběcích strojích a dalších strojích. Elektromotory zajišťují spolehlivý a efektivní provoz průmyslových procesů.

Energetika

V energetickém průmyslu se elektromotory používají k pohonu generátorů a turbín. Přeměňují elektrickou energii na mechanickou energii, zajišťující provoz elektráren.

Doprava

Elektromotory se používají v různých druzích dopravy, včetně automobilů, vlaků, letadel a lodí. Používají se k pohonu motorů, klimatizačních systémů, čerpadel a dalších zařízení. Elektromotory v dopravě zajišťují efektivní a spolehlivý provoz vozidel.

Bílé zboží

V domácích spotřebičích se elektromotory používají v mnoha zařízeních jako jsou pračky, ledničky, klimatizace, vysavače a další. Umožňují provoz těchto zařízení a poskytují komfort a pohodlí v každodenním životě.

Медицина

V lékařském průmyslu se elektromotory používají v lékařských zařízeních, jako jsou skenery, rentgenové přístroje, stomatologické soupravy a další. Zajišťují přesnost a spolehlivost lékařských přístrojů, což je zásadní pro diagnostiku a léčbu pacientů.

To jsou jen některé příklady využití elektromotorů v různých průmyslových odvětvích. Hrají důležitou roli v moderní společnosti, poskytují efektivitu, spolehlivost a pohodlí v mnoha oblastech činnosti.

Klasifikační tabulka elektromotorů

Druh jídla Typ konstrukce Druh práce přihláška
Stejnosměrný proud (DC) Kolektor Konstantní kroutící moment Používá se v elektrických vozidlech, lokomotivách
Střídavý proud (AC) Asynchronní Konstantní kroutící moment Používá se v domácích spotřebičích, čerpadlech, ventilátorech
Střídavý proud (AC) Synchronní Konstantní kroutící moment Používá se v generátorech, kompresorech, elektrárnách
Střídavý proud (AC) Stepper Kroková práce Používá se v tiskárnách, robotech, automatizovaných systémech

Závěr

V této přednášce jsme se podívali na hlavní aspekty elektromotorů. Elektromotor jsme definovali jako zařízení, které přeměňuje elektrickou energii na mechanickou energii. Zkoumali jsme princip činnosti elektromotorů a jejich klasifikaci podle typu napájení, konstrukce a provozu. Diskutovalo se také o využití elektromotorů v různých průmyslových odvětvích. Elektromotory jsou důležitým prvkem moderní techniky a jejich pochopení a využití má velký význam v různých oblastech průmyslu i každodenního života.

Elektromotory: základní provozní principy, klasifikace a aplikace aktualizovány: 15. listopadu 2023 od: Scientific Articles.Ru

V závislosti na účelu, na zamýšlených provozních režimech a podmínkách, na typu napájení atd. lze všechny elektromotory klasifikovat podle několika parametrů: podle principu získání provozního momentu, podle způsobu provozu, podle typu napájecího proudu, podle způsobu fázového řízení, podle typu buzení atd. Podívejme se na klasifikaci elektromotorů podrobněji.

obraz

Výskyt točivého momentu

Točivý moment v elektromotorech lze získat jedním ze dvou způsobů: na principu magnetické hystereze nebo čistě magnetoelektricky. Hysterezní motor získává točivý moment hysterezní jev během magnetizační reverzace pevného magnetického rotoru, zatímco u magnetoelektrického motoru je točivý moment výsledkem interakce vystupujících magnetických pólů rotoru a statoru.

READ
Jak vybrat barvu židle?

obraz

Magnetoelektrické motory dnes právem tvoří lví podíl na celkovém množství elektromotorů používaných v mnoha oblastech. Dělí se podle typu napájecího proudu na:

  • DC motory,
  • AC motory,
  • univerzální motory.

obraz

DC motory

obraz

U motoru napájeného stejnosměrným proudem je za spínání fází zodpovědný motor sám. To znamená, že ačkoliv je do elektrického stroje dodáván stejnosměrný proud, působením vnitřních mechanismů zařízení se magnetické pole ukazuje jako pohyblivé a je schopné udržet točivý moment rotoru (jako by působil střídavý proud ve vinutí statoru).

obraz

Konstrukce a princip činnosti stejnosměrného elektromotoru: 1 – kotva, 2 – hřídel, 3 – desky komutátoru, 4 – sestava kartáče, 5 – magnetický obvod kotvy, 6 – magnetický obvod induktoru, 7 – budicí vinutí, 8 – pouzdro induktoru , 9 – boční kryty , 10 – ventilátor, 11 – tlapky, 12 – ložiska.

Stejnosměrný motor se skládá ze stacionární části zvané induktor a pohyblivé části zvané kotva. V závislosti na provedení mohou být na budicím vinutí na induktoru umístěny permanentní magnety, což zjednodušuje konstrukci, ale neumožňuje regulovat magnetický tok motoru, který ovlivňuje jeho otáčky.

Podle způsobu vytváření pohyblivého magnetického pole se stejnosměrné motory dělí na:

  • ventil (bezkartáčový),
  • kolektor.

Buzení komutátorových motorů

obraz

Podle způsobu buzení jsou komutátorové motory těchto typů: s nezávislým buzením z permanentních magnetů nebo elektromagnetů nebo se samobuzením. Motory buzené permanentními magnety obsahují magnety na rotoru. Motory s vlastním buzením mají na rotoru speciální vinutí kotvy, které lze zapojit paralelně, sériově nebo smíchat se speciálním budicím vinutím.

Pulzní proudový motor

Pulzující proudový motor je podobný stejnosměrnému motoru. Rozdíl spočívá v přítomnosti laminovaných vložek na rámu a také dalších laminovaných tyčí. Kromě toho má motor s pulzujícím proudem kompenzační vinutí. Takové motory se používají v elektrických lokomotivách, kde jsou obvykle poháněny usměrněným střídavým proudem.

AC motor

Střídavé motory, jak už název napovídá, jsou napájeny střídavým proudem. Mohou být synchronní nebo asynchronní.

U synchronních střídavých motorů se magnetické pole statoru pohybuje stejnou úhlovou rychlostí jako rotor, zatímco u asynchronních motorů je vždy určitá prodleva (charakterizovaná hodnotou skluzu s) – magnetické pole statoru se při jeho pohybu zdá být před rotorem, který se ho zase celou dobu snaží dohnat.

READ
Jak pochopit, že expanzní nádoba topení nefunguje?

Vysoce výkonné synchronní motory (s výkonem stovek kilowattů) mají na rotoru budicí vinutí. Rotory méně výkonných synchronních motorů jsou vybaveny permanentními magnety, které tvoří póly. Hysterezní motory jsou také v principu synchronní motory.

Krokové motory jsou speciální kategorií synchronních motorů s vysokou přesností řízení rychlosti otáčení až po diskrétní počítání kroků.

Spínané synchronní reluktanční motory jsou napájeny přes invertor.

Střídavé indukční motory se vyznačují tím, že jejich úhlová rychlost otáčení rotoru je vždy menší než úhlová rychlost otáčení magnetického pole statoru. Asynchronní motory jsou jednofázové (se startovacím vinutím), dvoufázové (sem patří kondenzátorový motor), třífázové a vícefázové.

Návrh třífázového asynchronního elektromotoru s rotorem nakrátko

Asynchronní elektromotor se skládá jak ze stacionární (statorové) části, tak z pohyblivé (rotorové) části, které jsou drženy ložisky 1 a 11 instalovanými v bočních krytech 3 a 9. Rotor se skládá z hřídele 2, na které je magnetická obvod 5 s vinutím je pevný. Stator motoru se skládá z pouzdra 7, ke kterému je připevněno magnetické jádro 6. V drážkách magnetického jádra je umístěno třífázové vinutí 8. Víko svorkovnice 4 a ochranný plášť 12 oběžného kola 10 jsou rovněž připevněný k pouzdru.

Fázový rotor má třífázové vinutí, vyrobené jako statorové vinutí. Některé konce cívek jsou připojeny k nulovému bodu („hvězda“) a další konce jsou připojeny ke sběracím kroužkům. Na kroužky jsou umístěny kartáče, které vytvářejí kluzný kontakt s vinutím rotoru. U této konstrukce je možné k vinutí rotoru připojit spouštěcí nebo nastavovací reostat, který umožňuje měnit elektrický odpor v obvodu rotoru.

Asynchronní motor s frekvenčním měničem pro plynulou regulaci otáček hřídele změnou frekvence a napájecího napětí:

obraz

Univerzální kartáčované motory

Univerzální komutátorový motor může pracovat na stejnosměrný nebo střídavý proud (50 Hz). Má sekvenční buzení a používá se v domácích elektrospotřebičích, kde je vyžadována rychlost otáčení vyšší než maximální u běžných střídavých motorů 3000 ot./min. Výkon těchto motorů zpravidla nepřesahuje 200 W. Existuje tyristorové řízení rychlosti otáčení univerzálního motoru.

Vylepšenou verzí univerzálního motoru je synchronní motor se snímačem polohy rotoru, kde roli komutátoru plní elektronický měnič.