Сочинение про электродвигатель

Сочинение: Электродвигатели

Введение.

Электрические машины широко применяют на электрических станциях, в промышленности, на транспорте, в авиации, в системах автоматического регулирования и управления, в быту.

Электрические машины преобразуют механическую энергию в электрическую, и наоборот. Машина, преобразующая механическую энергию в электрическую, называются генератором. Преобразование электрической энергии в механическую осуществляется двигателями.

Любая электрическая машина может быть использована как в качестве генератора, так и в качестве электродвигателя. Это свойство электрической машины изменять направление преобразуемой ею энергии называется обратимостью машины. Электрическая машина может быть также использована для преобразования электрической энергии одного рода тока ( частоты, числа фаз переменного тока, напряжения постоянного тока ) в энергию другого рода тока. Такие электрические машины называются преобразователями.

В зависимости от рода тока электроустановки, в которой должна работать электрическая машина, они делятся на машины постоянного и переменного тока.

Машины переменного тока могут быть как однофазными, так и много фазными. Наиболее широкое применение нашли трехфазные синхронные и асинхронные машины, а также катекторные машины переменного тока, которые допускают экономичное регулирование частоты вращения в широких пределах

В настоящее время асинхронные двигатели являются наиболее распространенными электрическими машинами. Они потребляют около 50% электроэнергии, вырабатываемой электростанциями страны. Такое широкое распространение асинхронные электродвигатели получили из-за своей конструктивной простоты, низкой стоимости, высокой эксплуатационной надежности. Они имеют относительно высокий КПД: при мощностях более 1кВт кпд=0,7:0,95 и только в микродвигателях он снижается до 0,2-0,65.

Наряду с большими достоинствами асинхронные двигатели имеют и некоторые недостатки: потребление из сети реактивного тока, необходимого для создания магнитного потока, в результате чего асинхронные двигатели работают с соs =1. Кроме того, по возможностям регулировать частоту вращения они уступают двигателям постоянного тока.

Появление трехфазных асинхронных двигателей связано с именем М.О.Доливо-Добровольского. Эти двигатели были изобретены им в 1889г.

Принцип действия асинхронных двигателей

Наиболее распространенные среди электрических двигателей получил трехфазный асинхронный двигатель, впервые сконструированный известным русским электриком М.О.Доливо-Добровольским.

Асинхронный двигатель отличается простотой конструкции и несложностью обслуживания. Как и любая машина переменного тока, асинхронный двигатель состоит из двух основных частей — ротора и статора. Статором называется неподвижная часть машины, ротором – ее вращающаяся часть. Асинхронная машина обладает свойством обратимости, то есть может быть использована как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Из-за ряда существенных недостатков асинхронные генераторы практически не применяются, тогда, как асинхронные двигатели получили очень широкое распространение.

Много фазная обмотка переменного тока создает вращающееся магнитное поле, частота вращения которого в минуту рассчитывается по формуле:

n1=60f1/p, [1, стр. 134]

где: n- частота вращения магнитного поля статора;

f — частота тока в сети;

р — число пар полюсов.

Если ротор вращается с частотой, равной частоте вращения магнитного поля статора, то такая частота называется синхронной.

Если ротор вращается с частотой, не равной частоте магнитного поля статора, то такая частота называется асинхронной.

В асинхронном двигателе рабочий процесс может протекать только при асинхронной частоте, то есть при частоте вращения ротора, не равной частоте вращения магнитного поля.

Номинальная частота вращения асинхронного двигателя зависит от частоты вращения магнитного поля статора и не может быть выбрана произвольно. При стандартной частоте промышленного тока f1=50Гц возможные синхронные частоты вращения (частоты вращения магнитного поля) n1=60f1/p=3000/p

Работа асинхронного электродвигателя основана на явлении, названном “диск Араго — Ленца”

Это явление заключается в следующем: если перед полосами постоянного магнита поместить медный диск, свободно сидящий на оси, и начать вращать магнит вокруг его оси при помощи рукоятки, то медный диск будет вращаться в том же направлении. Это объясняется тем, что при вращении магнита его магнитное поле пронизывает диск и индуктирует в нем вихревые токи. В результате взаимодействия вихревых токов с магнитным полем магнита, возникает сила, приводящая диск во вращение. На основании закона Ленца направление всякого индуктивного тока таково, что он противодействует причине, его вызвавшей. Поэтому вихревые токи в теле диска стремятся задержать вращение магнита, но, не имея возможности сделать это, приводят диск во вращение так, что он следует за магнитом. При этом частота вращения диска всегда меньше, чем частота вращения магнита. Если бы эти частицы почему-либо стали одинаковыми, то магнитное поле не перемещалось бы относительно диска, и, следовательно, в нем не возникали бы вихревые токи, то есть не было бы силы, под действием которой диск вращается.

В асинхронных двигателях постоянный магнит заменен вращающимся магнитным полем, создаваемым трехфазной обмоткой статора при включении ее в сеть переменного тока.

Вращающееся магнитное поле статора пересекает проводники обмотки ротора и индуктирует в них ЭДС, то есть электродвижущую силу. Если обмотка ротора замкнута на какое-либо сопротивление или накоротко, то по ней под действием индуктируемой электродвижущей силы проходит ток.

В результате взаимодействия тока в обмотке ротора с вращающемся магнитным полем обмотки статора создается вращающейся момент, под действием которого ротор начинает вращаться по направлению вращения магнитного поля.

Если предположить, что в какой-то момент времени частота вращения ротора оказалась равной частоте вращения поля статора, то проводники обмотки ротора не будут пересекать магнитное поле статора и тока в роторе не будет. В этом случае вращающийся момент станет равным нулю и частота вращения ротора уменьшится по сравнению с частотой вращения поля статора, пока не возникнет вращающейся момент, уравновешивающий тормозной момент, который складывается из момента нагрузки на валу и момента сил трения в машине.

Асинхронная машина кроме двигательного режима может работать в генераторном режиме и режиме электромагнитного тормоза.

Генераторный режим возникает в том случае, когда ротор с помощью постоянного двигателя вращается в направлении вращения магнитного поля с частотой вращения, большей частоты вращения магнитного поля. Поэтому работе асинхронной машины в генераторном режиме соответствуют скольжения в пределах от 0 до-.Если ротор под действием посторонних сил начнет вращаться в сторону, противоположную направлению вращения магнитного поля, то возникает режим электромагнитного тормоза.

Режим электромагнитного тормоза начинается при n=0 и может продолжаться теоретически до n=, поэтому скольжение находиться в пределах от 1 до + .

Для изменения направления вращения ротора, то есть для реверсирования двигателя, необходимо изменить направление вращения магнитного поля, созданного обмотками статора. Это достигается изменением чередования фаз обмоток статора, для чего следует поменять местами по отношению к зажимам сети любые два из трех проводов, соединяющих обмотку статора с сетью.

Вне зависимости от направления вращения ротора его частота n всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора.

Устройство асинхронных электродвигателей.

Асинхронные электродвигатели состоят из двух частей: неподвижной – статора и вращающейся – ротора.

Сердечник статора, представляющий собой полый цилиндр, набирают из отдельных листов электротехнической стали толщиной 0,5-0,35мм. Для сердечников асинхронных двигателей применяются холоднокатаные изотронные электротехнические стали марок 2013,02312,02411 и другие. Листы или пластины штампуют с впадинами (пазами), изолируют лаком или окалиной для уменьшения потерь на вихревые потоки, собирают в отдельные пакеты и крепят в станине двигателя.

К станине прикрепляют также боковые щиты с помещенными на них подшипниками, на которые опирается вал ротора. Станину устанавливают на фундамент.

В продольные пазы статора укладывают проводники его обмотки, которые соединяют между собой так, что образуется трех фазная система. На щитке машины имеется шесть зажимов, к которым присоединяются начала и концы обмоток каждой фазы. Для подключения обмоток статора к трехфазной сети они могут быть соединены звездой или треугольником, что дает возможность включать двигатель в сеть с двумя разными линейными напряжениями.

Например, двигатель может работать от сети с напряжением 220 и 127в. На щитах машины указаны оба напряжения сети, на которые рассчитан двигатель, то есть 220/127в или 380/220в.

Для более низких напряжений, указанных на щитке, обмотка статора соединяется треугольником, для более высоких – звездой.

При соединении обмотки статора треугольником на щитке машины верхние зажимы объединяют перемычками с нижними, а каждую пару соединенную вместе зажимов подключают к линейным проводам трехфазной сети. Для включения звездой три нижних зажима на щитке соединяют перемычками в общую точку, а верхние подключают к линейным проводам трехфазной сети.

Роторы асинхронных электродвигателей выполняют двух видов: с короткозамкнутой и фазной обмотками. Первый вид двигателей называют асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором, а второй – асинхронными двигателями с фазным ротором или асинхронными двигателями с контактными кольцами. Наибольшее распространение имеют двигатели с короткозамкнутым ротором.

Сердечник ротора также набирают из стальных пластин толщиной 0,5мм, изолированных лаком или окалиной для уменьшения потерь на вихревые токи.

Пластины штампуют с впадинами и собирают в пакеты, которые крепят на валу машины. Из пакетов образуются цилиндры с продольными пазами, в которых укладывают проводники обмотки ротора. В зависимости от типа обмотки асинхронные машины могут быть с фазным и короткозамкнутым ротором. Короткозамкнутая обмотка ротора выполняется по типу беличьего колеса. В пазах ротора укладывают массивные стержни, соединенные на торцевых сторонах медными кольцами. Часто короткозамкнутую обмотку ротора изготовляют из алюминия. Алюминий в горячем состоянии заливают в пазы ротора под давлением. Такая обмотка всегда замкнута накоротко и включение сопротивления в нее не возможно. Фазная обмотка ротора выполнена подобно статорной, то есть проводники соответствующим образом соединены между собой, образуя трехфазную систему. Обмотки трех фаз соединены звездой. Начала этих обмоток подключены к трем контактным медным кольцам, укрепленным на валу ротора. Кольца изолированы друг от друга и от вала и вращаются вместе с ротором. При вращении колец поверхности их скользят по угольным или медным щеткам, неподвижно укрепленным над кольцами. Обмотка ротора может быть замкнута на какое-либо сопротивление или накоротко при помощи указанных выше щеток.

Двигатели с короткозамкнутым ротором проще и надежнее в эксплуатации, значительно дешевле, чем двигатели с фазным ротором. Однако двигатели с фазным ротором обладают лучшими пусковыми и регулировочными свойствами.

В настоящее время асинхронные двигатели выполняют преимущественно с короткозамкнутым ротором и лишь при больших мощностях и специальных случаях используют фазную обмотку ротора.

Асинхронные двигатели производят мощностью от нескольких десятков ватт до 15000кВт при напряжениях обмотки статора до 6кВ.

Между статором и ротором имеется воздушный зазор, величина которого оказывает существенное влияние на рабочие свойства двигателя.

Наряду с важными положительными качествами – простой конструкции и обслуживания, малой стоимостью – асинхронный двигатель имеет и некоторые недостатки, из которых наиболее существенным является относительно низкий коэффициент мощности (соs ). У асинхронного двигателя соs при полной нагрузке может достигать значения 0,85-0,9; при недогрузках двигателя его соs резко уменьшается и при холостом ходе составляет 0,2-0,3.

Низкий коэффициент мощности асинхронного двигателя объясняется большим потреблением реактивной мощности, которая необходима для возбуждения магнитного поля. Магнитный поток в асинхронном двигателе встречает на своем пути воздушный зазор между статором и ротором, который в большей степени увеличивает магнитное сопротивление, а следовательно, и потребляемую двигателем мощность.

В целях повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей воздушный зазор стремятся делать возможно меньшим, доводя его у малых двигателей (порядка 2-5кВт) до 0,3мм. В двигателях большой мощности воздушный зазор приходится увеличивать по конструктивным соображениям, но все же он не превышает 2-2,5мм.

Вал ротора вращается в подшипниках, которые укреплены в боковых щитах, называемых подшипниковыми щитами. Главным образом это подшипники качения и только в машинах большой мощности иногда используются подшипники скольжения.

Подшипниковые щиты прикрепляют болтами к корпусу статора. В корпус запрессовывают сердечник статора.

Техника безопасности.

Блоки и отдельные панели щитов, а также силовые шкафы следует перевозить на автомашинах в вертикальном положении с закреплением растяжками и упорами. При перемещении шкафов и щитов по прочному полу или настилу необходимо пользоваться рожковыми ломами.

Страховку груза при подъеме производят стропами — короткими кусками цепи или стального каната, снабженного крюками, петлями.

Устанавливать на место монтажа щиты, шкафы и пусковые ящики массой более 196Н (20 килограмм) следует не менее чем двум рабочим.

При установке конструкций, закрепляемых в стенах, потолках или полах с помощью цементного раствора, нельзя удалять поддерживающие детали до полного затвердения раствора.

При наличии кабельных каналов сзади или спереди щита на время его монтажа необходимо закрыть их плитами или досками толщиной не менее 50 миллиметров.

Собранные блоки панелей до их постоянного закрепления необходимо временно скрепить между собой и ближайшей стеной.

При установке и регулировке аппаратов щита, имеющих движущиеся части на обратной стороне панели, необходимо принять меры для безопасности работающих сзади щита.

Работы по установке электродвигателей на фундаменты следует выполнять в рукавицах.

Электродвигатели массой до 50 килограмм на низкие фундаменты можно установить вручную, но не менее, чем двумя рабочими.

Запрещается проверять пальцами совмещение отверстий в собираемых панелях щитов или полумуфтах (для этой цели использую специальные шаблоны).

Запрещается перемещение, и установка щитов без принятия мер, предупреждающих их опрокидывание.

При затяжке болтовых соединений полумуфт запрещается: пользоваться вместо гаечных ключей каким-либо другим инструментом; удлинять гаечные ключи другими ключами, отрезками труб и так далее; пользоваться неисправными гаечными ключами или ключами несоответствующих размеров.

Перед пробным пуском электродвигателя необходимо проверить: крепление фундаментных блоков и прочих элементов оборудования; отсутствие посторонних предметов внутри или вблизи оборудования; наличие защитного заземления.

Литература.

1.Китаев Е. В. Электротехника с основами промышленной электроники. — М.: Высшая школа, 1980.

2.Токарев Б.Ф. Электрические машины – М.: Энергоатаниздат, 1989.

3.Гусев Н.Н., Мельцер Б.Н. Устройство и монтаж электрооборудования.-Мн.: Высшая школа,1979.

4.Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию:- М.: высшая школа, 1991.

Схемы пуска асинхронного двигателя.

Существует множество схем пуска асинхронного двигателя. Можно двигатель включить по средствам прямого пуска, то есть с помощью рубильника или автоматического выключателя. Также асинхронный двигатель можно включить с помощью различной коммутационной аппаратуры, то есть через контактор, магнитный пускатель, и так далее.

На рисунке 1 изображена электрическая система пуска асинхронного двигателя через магнитный пускатель, автоматический выключатель и кнопку управления.

Принцип работы схемы следующий: включаем автоматический выключатель QF, тем самым подавая напряжение на схему. Нажимаем кнопку SBC, то есть кнопку «пуск». При этом запитается катушка магнитного пускателя КМ, магнитный пускатель включается, при этом его силовые контакты замкнутся, замкнется так же его вспомогательный замыкающий контакт, шунтирующий кнопку «пуск». Кнопку «пуск» можно отпустить. Как только силовые контакты магнитного пускателя замкнулись, включается двигатель М и начинает работать в заданном режиме.

Для отключения двигателя необходимо нажать кнопку SBT, КНОПКУ «СТОП». При этом мы размыкаем цепь катушки магнитного пускателя КМ. Магнитный пускатель КМ отключится, разомкнуться его силовые контакты, разомкнется вспомогательный замыкающий контакт КМ, и при этом двигатель М отключиться.

Существуют схемы пуска асинхронного двигателя, в которых необходим реверс, то есть изменение направления вращения ротора двигателя. На рисунке 2 показана схема включения асинхронного двигателя с помощью реверсивного магнитного пускателя.

Реверс мы получаем, изменяя порядок чередования фаз на двигателе или магнитном пускателе.

Межремонтное обслуживание электродвигателей.

Межремонтное обслуживание обязательно для электрических машин, находящихся в эксплуатации. В порядке производственно- технического обслуживания осуществляют надзор за нагрузкой и вибрацией электродвигателей, температурой их подшипников, контроль за температурой входящего и выходящего воздуха в замкнутых системах вентиляции, проверку отсутствия ненормальных шумов и искрения под щетками, уход за подшипниками и контроль количества смазки. Перечисленные операции проводит дежурный персонал цеха. Этот же персонал ежемесячно выполняет наружный осмотр и чистку электродвигателей и аппаратуры от пыли и загрязнений.

Переодические осмотры электродвигателей проводят по графику, установленному главным энергетиком. Целью осмотров является определение технического состояния электродвигателя и выявление объема работ, которые должны быть выполнены при очередном ремонте. Кроме того при осмотре проводят уход за подшипниками, коллекторами, кольцами, щетками и мелкий ремонт без разборки машин.

Мелкий ремонт и устранение незначительных неисправностей электродвигателей проводят во время плановых перерывов в работе технологического оборудования (в обеденные перерывы, нерабочие смены, выходные дни). К этим работам, выполняемым оперативно-ремонтным персоналом цеха, относится подтяжка резьбовых крепежных соединений и соединительных муфт, затяжка разъемных контактных соединений и фундаментных болтов, регулировка защиты и аппаратов управления, регулировка положения траверс, уход за коллекторами, кольцами и щеточными устройствами.

Кроме указанных работ дежурный персонал цеха осуществляет постоянный контроль за состоянием изоляции и исправностью заземляющих устройств электроприводов, ведет надзор за соблюдением правил технической эксплуатации электродвигателей и правил электробезопасности труда мотористов производственных механизмов и технологического персонала цеха, а также принимает участие в приемо-сдаточных испытаниях электродвигателей и их систем управления и защиты после монтажа, ремонта и наладки.

Перед включением электрической машины в работу дежурный электромонтер убеждается в отсутствии посторонних предметов на машине или внутри ее, проверяет состояние контактных колец или коллектора, положение рукоятки пускового реостата, которая должна быть в положении «Пуск». В небольших машинах провертывают ротор вручную. Устройства защиты, автоматического пуска и остановки, имеющиеся в схеме блокировки и управления, провертывают и регулируют в соответствии с инструкцией, утвержденной главным энергетиком предприятия.

Подготовка электрических машин к пуску после их ремонта проводится силами заводской электролаборатории в присутствии дежурного электромонтера. При наличии на подшипниках электрической машины указателя уровня масла в подшипниках, проверяют наличие и нормальный уровень масла.

После пуска электрической машины контролируют нагрев корпуса машины и подшипников, вибрацию, шум и гудение, искрение на коллекторе, биение ременной передачи или соединительной муфты с механизмом.

Аварийная остановка работающей электрической машины производится в следующих случаях: при несчастном случае, когда требуется остановка машины, при появлении дыма или огня из машины или пускорегулирующей аппаратуры, при поломке приводимого механизма, при сильной вибрации, угрожающей целостности машины, при чрезмерном нагреве машины с заметным снижением частоты вращения.

Неисправности электродвигателей.

Неисправности электродвигателей возникают в результате износа деталей и старения материалов, а также при нарушении правил технической эксплуатации. Причины возникновения неисправности и повреждений электродвигателей различны. Нередко одни и те же неисправности вызываются действиями различных причин, а иногда – и совместными их действием. Успех ремонта во многом зависит от правильного установления причин всех неисправностей и повреждений поступающего в ремонт электродвигателя.

Повреждения электродвигателей по месту их возникновения и характеру происхождения делят на электрические и механические. К электрическим

Относят повреждение или токопроводящих частей обмоток, коллекторов, контактных колец и листов сердечников. Механическими повреждениями считают ослабление крепежных соединительных резьб, посадок, нарушения формы и поверхности деталей, перекосы и поломки. Повреждения обычно имеют очевидные признаки или легко устанавливаются измерениями.

Неисправности электрических двигателей и возможные причины их возникновения.

Признаки неисправности	Причины неисправности	Способ ремонта
Электродвигатели Двигатель при включении в сеть не развивает нормальной частоты вращения, издает не нормальный шум, при проворачивание вала от руки работает неравномерно Ротор двигателя не вращается, сильно гудит, быстро нагревается до вышедопустимых температур Двигатель сильно гудит (особенно при пуске), ротор вращается медленно и работает устойчиво Двигатель устойчиво работает при номинальной нагрузке на валу, с частотой вращения, меньше номинальной, ток в одной фазе статора увеличен При работе электродвигателя на холостом ходу наблюдаются местные перегревы активной стали статора Перегрев обмотки статора в отдельных местах при несимметрии токов в фазах; двигатель гудит и не развивает номинального момента Равномерный перегрев всего электродвигателя Перегрев подшипников скольжения с кольцевой смазкой Перегрев подшипника качения, сопровождающийся ненормальным шумом Стук в подшипнике скольжения Стук в подшипнике качения Повышение вибрации при работе Электродвигатели Якорь машины не вращается под нагрузкой; если вал развернуть усилием извне, двигатель идет в «разнос» Частота вращения якоря меньше или больше номинальной при нормальных значениях напряжения сети и тока возбуждения Щетки одного знака искрят сильнее щеток другого знака Щетки искрят; образуется почернение пластин коллектора, расположенных на определенном расстоянии друг от друга; после чистки чернеют те же пластины Чернеют каждая вторая-третья пластины коллектора При нормальном нагреве двигателя и совершенно исправных щеточном аппарате и поверхности коллектора щетки искрят Повышенное искрение щеток от вибрации, перегрев коллектора и щеток, потемнение большей части коллектора При вращении якоря двигателя в разных направлениях щетки искрят с различной интенсивностью Повышенное искрение щеток на коллекторе	переменного Возможен обрыв фазы при соединении обмоток статора звездой или двух фаз при соединении треугольником Обрыв фазы обмотки Обрыв в фазе ротора Обрыв в одной фазе статора при соединении обмоток треугольником Замкнуты между собой листы сердечника статора из-за порчи межлистовой изоляции или выгорания зубцов при повреждениях обмотки Витковое замыкание одной фазы в обмотке статора; межфазное замыкание в обмотках статора Неисправен вентилятор (система вентиляции) Одностороннее притяжение роторов из-за чрезмерной выработки вкладыша; плохое прилегание вала к вкладышу Загрязнение смазки, чрезмерный износ тел качения и дорожек; неточная центровка валов в агрегате Большой износ вкладыша Разрушение дорожек или тел качения Нарушение балансировки ротора шкивами или муфтами; неточная центрова валов агрегата; перекос соединительных полумуфт постоянного Обрыв или плохой контакт в цепи возбуждения; короткие или межвитковые замыкания в обмотке независимого возбуждения Щетки сдвинуты с нейтрали соответственно в направлении вращения или против направления вращения вала Неодинаковы расстояния между рядами щеток по окружности коллектора; межвитковые замыкания в обмотках одного из главных или добавочных полюсов Плохой контакт или короткое замыкание в обмотке якоря; обрыв в катушке, присоединенной к почерневшим пластинам Ослабла прессовка коллектора или выступает миканит дорожек изоляции Недопустимый износ коллектора Выступают дорожки изоляции коллектора; коллектор «бьет» Щетки смещены с централи Недостаточное прилегание щеток к коллектору; дефект рабочей поверхности щеток; неодинаковое давление щеток на коллектор; заклинивание щеток в обоймах щеткодержателя	тока Наиболее вероятное место повреждения – межкатушечные соединения или окисления контактных поверхностей замыкающих колец (у двигателей с фазным ротором). Производят ремонт соединения, зачистку контактов, ремонт обмотки То же « » « » Удалить заусеницы, обработав места замыкания острым напильником, разъединить листы и покрыть их лаком. При сильном выгорании листов – вырубить поврежденные места, между листами проложить тонкий электрокартон и пролакировать Найти место повреждения обмотки и устранить замыкание. В случае необходимости – перемотать поврежденную часть обмотки Снять защитный кожух и отремонтировать вентилятор Перезалить подшипники скольжения Удалить старую смазку, промыть подшипник и заложить новую смазку. Заменить подшипник качения. Проверить установку подшипников и центровку машины с агрегатом Пережалить подшипник Заменить подшипник Дополнительно отбалансировать ротор, шкивы или полумуфты; произвести центровку двигателя и машины; снять и вновь правильно установить полумуфту Найти место обрыва или плохого контакта и исправить повреждение тока Чаще всего неисправность бывает в регуляторе возбуждения Установить щетки коллектора на нейтраль Обрыв чаще происходит в катушке, находящейся между почерневшими пластинами коллектора. Найти место повреждения и отремонтировать Проверить пайку всех соединений между обмоткой якоря и почерневшими пластинами коллектора. Обнаруженные неисправности соединения – пропаять Затянуть пластины коллектора и проточить его поверхность Двигатель капитально ремонтируют или заменяют на новый Проточить и прошлифовать коллектор Проверить положение щеток и установить их по заводским меткам, расположенным на траверсе Проверить и при необходимости укоротить нажимную пружину щеткодержателей или заменить их новой. Отшлифовать поверхности щеток. Установить щетки в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя, применив щетки одной марки

Неисправности часто можно установить лишь по косвенным признакам. При этом приходится производить не только измерения, но и сопоставлять обнаруженные факты с известными из опыта и делать соответствующие выводы.

Предремонтные испытания. Для электродвигателей, поступающих в ремонт, когда это, возможно, следует проводить предремонтные испытания.

Объем испытаний устанавливают в каждом случае в зависимости от вида ремонта, результатов анализа карт осмотра и внешнего состояния электродвигателя. Работа по предметному выявлению неисправности машин называется дефектацией. Перед испытаниями электродвигатель подготавливают к работе с соблюдением всех требований правил технической документации: измеряют размеры зазоров в подшипниках и воздушные зазоры, осматривают доступные узлы и детали и оценивают возможность их использования при испытаниях. Непригодные детали по возможности заменяют исправными (без разборки)

В асинхронных двигателях на холосто ходу измеряют ток холостого хода, контролируют его симметрию и оценивают визуально или с помощью инструментов все параметры, подлежащие контролю при эксплуатации.

В электродвигателях с фазным ротором и двигателях постоянного тока оценивают работу контактных колец, коллекторов. Щеточного аппарата. Нагружая электродвигатель в допустимой мере оценивают влияние нагрузки на работу его основных узлов, контролируют равномерность нагрева доступных частей, вибрацию, определяют неисправности и устанавливают возможные их причины.

Типичные признаки и причины неисправностей асинхронных электродвигателей при номинальных параметрах питающей сети и правильном включении обмоток электродвигателя приведены.

Виды и объемы ремонтов.

В соответствии с Правилами технической эксплуатации в системе планово-предупредительных ремонтов электрооборудования (ППРЭО) предусматривают два вида ремонтов: текущий и капитальный.

Текущий ремонт. Проводится с переодичностью (установленной главным энергетиком) для всех электродвигателей, находящихся в эксплуатации. В типовой объем работ при текущем ремонте входят следующие виды работ: наружный осмотр электродвигателя, промывка и замена смазки в подшипниках и при необходимости замена подшипников качения, проверка и ремонт вентиляторов и чистка вентиляционных устройств и каналов, чистка и продувка сжатым воздухом обмоток, контактных колец, коллекторов щеточного аппарата, проверка состояния крепления лобовых обмоток, шлифования контактных колец и коллекторов, регулировка щеточного аппарата, протирка и замена щеток, продороживание коллекторов, проверка и затяжка всех резьбовых крепежных соединений, проверка защитного соединения, проведение профилактических испытаний.

Капитальный ремонт. Проводят в условиях электроремонтного цеха (ЭРЦ) или специализированного ремонтного предприятия (СРП). В объем капитального ремонта входят работы, предусмотренные текущим ремонтом. Он включает в себя также следующие виды работ: полную разборку электродвигателя, проверку всех узлов и деталей и их дефиктация, ремонт станин и подшипников щитов, магнитопроводов ротора и статора, валов, вентиляторов, роторов, коллекторов, устранения местных дефектов изоляции обмоток и соединений, проведение послеремонтных испытаний.

Переодичность капитальных ремонтов электродвигателей Правилами технической эксплуатации не устанавливается. Она определяется лицом, ответственным за электрохозяйство предприятия на основании оценок общей продолжительности работы электродвигателей и местных условий их эксплуатации.

После транспортировки для монтажа электродвигателей на фундаментах производят следующие дополнительные работы: выверка положения электродвигателя, центровка и соосность валов электродвигателя и агрегата, крепление, подливка оснований. Частичная замена обмоток целесообразна в случае повреждения нескольких однослойных катушек или стержневых обмоток (частичная замена двухслойных обмоток статора нецелесообразна, так как при этом повреждается изоляция исправных катушек).

Провода снятые с поврежденных электродвигателей в период ремонта, используют повторно. В этом случае необходимо восстановить электрические и механические параметры обмоток до их первоначальных значений. Для очистки проводов от их старой изоляции применяют отжиг в печах, а механическое отделение остатков изоляции от проводов – волочением через деревянные или текстолитовые клицы. После рихтовки провода обматывают новой изоляцией на станках.

При ремонте статорных обмоток из жестких катушек медные провода прямоугольного сечения используют повторно. Изоляцию восстанавливают с помощью обматывания лентой внахлестку, перекрывая на 1:2 ширины изолировочной ленты. Замену коллекторов проводят лишь при значительных повреждениях (пяти и более коллекторных пластин) с пробоем и выгоранием изоляции.

Кроме того, коллекторы подлежат замене целиком, если запас размера коллекторных пластин по высоте не обеспечивает их естественного износа без уменьшения этого размера ниже допустимого предела за время до следующего капитального ремонта.

Сушка, пропитка и испытание обмоток. Изготовление обмотки статоров, роторов и якорей подвергаются сушке в специальных печах и сушильных камерах при температуре 105-120С. С помощью сушки из гигроскопических изоляционных материалов (электрокартон, хлопчатобумажные ленты) удаляется влага, которая препятствует глубокому проникновению пропиточных лаков в поры изоляционных деталей при пропитке обмотки.

Сушку проводят в инфракрасных лучах специальных электрических ламп, или с использованием горячего воздуха в сушильных камерах. После просушки обмотки пропитывают лаками БТ-987, БТ-95, БТ-99, ГФ-95 в специальных пропиточных ваннах. Помещения оборудуются приточно-вытяжной вентиляцией. Пропитка проводится в ванне, заполненной лаком и оборудованной подогревом для лучшей проникающей способности лака в изоляцию обмотки провода.

С течением времени лак в ванне становится более вязким и густым, в связи с улетучиванием растворителей лаков. В результате этого сильно снижается их способность проникать в изоляцию проводов обмотки, особенно в тех случаях, когда провода обмотки плотно уложены в пазы сердечников. Поэтому при пропитке обмоток постоянно проверяют густоту и вязкость пропиточного лака в ванне и периодически добавляют растворители. Обмотки пропитывают до трех раз в зависимости от условий их эксплуатации.

Для экономии лака, расходуемого за счет прилипания к стенкам станины статора, применяют другой метод пропитки обмотки с использованием специального приспособления. Готовый к пропитке статор с обмоткой устанавливают на крышку специального бака с лаком, предварительно закрыв заглушкой коробку вывода статора. Между торцом статора и крышкой бака прокладывают уплотнение. В центре крышки имеется труба, нижний конец которой располагается ниже уровня лака в баке.

Для пропитки обмотки статора в бак по патрубку подается сжатый воздух давлением 0,45 – 0,5 МПа, с помощью которого уровень лака поднимается до заполнения всей обмотки, но ниже верхней части кромки станины статора. По окончании пропитки выключают подачу воздуха и выдерживают статор примерно 40мин (для слива остатков лака в бак), снимают заглушку с коробки выводов. После этого статор направляют в сушильную камеру.

Это же приспособление используют для пропитки обмоток статора под давлением. Необходимость в этом возникает в тех случаях, когда в пазах статора очень плотно уложены провода и при обычной пропитке (без давления лака)лак не проникает во все поры изоляции витков. Процесс пропитки под давлением заключается в следующем. Статор устанавливается как и в первом случае, но сверху закрывается крышкой. Сжатый воздух подается в бак и цилиндр, который прижимает крышку к торцу станины статора через установленную прокладку уплотнения. Поворотная траверса, укрепленная на колонке, и винтовое соединение крышки с цилиндром позволяют использовать это приспособление для пропитки обмоток статоров различной высоты.

Пропиточный лак в резервуар подается из емкости, расположенной в другом, не пожароопасном помещении. Лак и растворители являются токсичными и пожароопасными и в соответствии с правилами охраны труда работа с ними должна проводиться в защитных очках, рукавицах, резиновом фартуке в помещениях, оборудованных приточно-вытяжной вентиляцией.

После окончания пропитки обмотки машин сушат в специальных камерах. Воздух, подаваемый в камеру принудительной циркуляцией, нагревается электрическими калориферами, газовыми или паровыми подогревателями. Во время сушки обмоток ведется непрерывный контроль за температурой в сушильной камере и температурой выходящего из камеры воздуха. В начале сушки обмоток температуру в камере создают несколько ниже (100-110с). При этой температуре удаляются растворители из изоляции обмоток и наступает второй период сушки – запекания лаковой пленки. В это время на 5-6 часов повышают температуру сушки обмоток до 140с (для класса изоляции А). Если после нескольких часов сушки сопротивление изоляции обмоток остается недостаточным, то отключают подогрев и дают остыть обмоткам до температуры, на 10-15С превышающей температуру окружающего воздуха, после чего вновь включают подогрев и продолжают процесс сушки.

Процессы пропитки и сушки обмоток на энергоремонтных предприятиях совмещены и, как правило, механизированы.

В процессе изготовления и ремонта обмоток машин проводят необходимые испытания изоляции катушек. Испытательное напряжение должно быть таким, чтобы в процессе испытаний выявлялись дефектные участки изоляции и не повреждалась изоляция исправных обмоток. Так, для катушек напряжением 400В испытательное напряжение недемонтированной из пазов катушки в течении 1 мин должно быть равно 1600В, а после соединения схемы при частичном ремонте обмотки – 1300В.

Сопротивление изоляции обмоток электродвигателей напряжением 500В после пропитки и сушки должно быть не менее 3Мом для обмоток статора и 2Мом – для обмоток ротора после полной перемотки и 1Мом и 0,5Мом соответственно после частичной перемотки. Эти значения сопротивлений изоляции обмоток рекомендованы, исходя из практики ремонта и эксплуатации отремонтированных электрических машин.

Монтаж электродвигателей.

После испытания электродвигателей определяют возможность их включения без сушки. Электродвигатели напряжением до 1000В включают без сушки, если сопротивление изоляции их обмоток при температуре от 10С до 30С не менее 0,5Мом. Если указанные условия не удовлетворяются, электродвигатели должны быть подвергнуты сушке.

Методы сушки электрических машин. Метод сушки внешним нагревом применяют для сильно увлажненных машин. Машину помещают в теплоизоляционную камеру, продуваемую горячим воздухом от воздуходувки.

Инфракрасную сушку производят с помощью теплоизлучателей, в качестве которых применяют зеркальные лампы мощностью 250 или500Вт, располагаемые на расстоянии 200-400мм от нагреваемой поверхности. Лампы размещают на расстоянии 200-300мм одну от другой в шахматном порядке. Температуру регулируют включением и отключением части ламп.

Методы инфракрасной сушки и сушки внешним нагревом применяют для любых электрических машин. Напряжение питания пониженное. Роторы машин переменного тока при сушке от внешних источников затормаживаются. Включение и отключение тока производят плавным изменением сопротивления реостата.

Режим сушки. Перед сушкой машину тщательно очищают и продувают сжатым воздухом. Корпус машины надежно заземляют. Принимают меры по уменьшению теплопотерь: перекрывают деревянными щитами фундаментные ямы, ограждают машину брезентовыми палатками. В процессе сушки первоначальный нагрев проводят медленно (особенно при сильно отсыревшей изоляции крупных машин). Средняя температура допустимого нагрева 65-70С. Разброс температур нагрева различных частей машины должен быть в пределах 20С. Температуру измеряют термометрами, встроенными или закладными термоиндикаторами, а также методом сопротивления.

В процессе сушки через каждый час (или два часа) измеряют следующие параметры: температуры в контрольных точках машины и окружающего воздуха, сопротивления изоляции каждой обмотки от корпуса и изоляции между обмотками. Коэффициент абсорбции определяют в холодном состоянии машины в начале сушки, после ее нагрева до установившейся температуры, в конце сушки (для принятия решения о ее прекращении) и после сушки при остывании машины.

Сушка заканчивается после того, как устанавливается постоянное сопротивление изоляции при неизменной температуре в течение 3-8ч. Общая продолжительность сушки машин малой и средней мощности должна быть не менее 15-20ч.

Отремонтированный и испытанный электродвигатель транспортируют к месту установки и монтируют в следующем порядке. Устанавливают на плиту электродвигатель и выверяют положение его вала так, чтобы наилучшим образом обеспечить совпадение в пространстве осей всех валов.

Центровка валов с общей осью обычно производится в два этапа. Предварительную центровку производят по рискам, нанесенным на ободы полумуфт. Риски наносят с помощью центроискателей на каждой полумуфте соединяемых валов через 90.Сначала накладывают контрольную линейку на обе полумуфты в четырех точках окружности, сдвинутых на 90, и убеждаются в отсутствии параллельного сдвига осей валов. Если оси сдвинуты, то на риску базовой полумуфты накладывают контрольную линейку и, вращая центрируемый вал, совмещают одну из рисок его полумуфты с базовой риской. При совпадении обеих рисок с кромкой линейки без углового расхождения линейку переносят на следующие две риски и так далее. В случае, когда угловое расхождение осей валов установлено, перемещают центрируемый вал до совпадения рисок. Предварительная центровка считается достигнутой, если совпадают все четыре пары рисок соединяемых полумуфт. Для окончательной центровки малогабаритных тихоходных машин применяют монтажные скобы. Центровка может производиться по втулкам или по ободам полумуфт. Для центровки валов крупных быстроходных машин используют более сложные приспособления, в которых несоосность измеряют индикаторами с точным отсчетом по шкале.

Окончательная центровка заключается в измерении зазоров «а» и «в» в четырех положениях валов, совместно поворачиваемых ступнями на 90. Разность как зазоров «а», так и зазоров «в» в диаметрально противоположных направлениях должна быть меньше допустимых отклонений.

В электроприводах с двигателями мощностью до 100кВт нередко применяют ременные передачи. Валы электродвигателя и производственного механизма в этом случае располагаются параллельно. Для сопряжения валов передачей выверяют горизонтальность их осей валовыми уровнями и вертикальность торцевых плоскостей шкивов рамными уровнями. Затем совмещают поперечные оси симметрии обеих шкивов с осью ременной передачи. При одинаковой ширине шкивов пользуются контрольной линейкой. Ее располагают в плоскости осей обоих валов и прижимают к кромкам обработанных торцов обоих шкивов, добиваясь касания обоих ободов шкивов во всех четырех точках. Если ширина шкивов неодинакова, их расположение регулируют выравниванием зазоров по обе стороны от узкого шкива между его ободами и двумя контрольными линейками, наложенными на торцы широкого шкива. Допустимое отклонение измерений как односторонних зазоров, так и разности сумм накрест лежащих зазоров по ободу узкого шкива не должны превышать 0,3мм.

Для клиноременной передачи допускается осевой сдвиг канавок шкивов не более 16мм на 1000мм расстояния между осями валов.

Предварительно затягивают до отказа фундаментные болты вручную нормальными ключами. Контролируют сохранность центровки, осуществляют окончательную затяжку резьбовых креплений тарированными ключами. Достаточность затяжки контролируют щупом толщиной 0,05мм, который должен проникать в стык резьбового соединения не глубже, чем на 0,5мм.

Проводят пробный пуск электродвигателя: его включают в сеть только на несколько секунд и повторяют включение несколько раз. При благополучном исходе включений «толчком» электродвигатель пускают на 20-30мин, контролируя работу систем смазки, охлаждения и отсутствия ненормальных шумов в машине. Перед остановом измеряют температуру подшипников. Если признаков ненормальной работы не обнаружено, обкатывают электродвигатель на холостом ходу и производят испытание на холостом ходу и под нагрузкой. Время обкатки устанавливают по данным завода-изготовителя для нового электродвигателя.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей.

Частота вращения ротора в минуту определяется следующим выражением:

n2=n1(1-s)=60f1/p(1-s).[ 1, стр.147].

Из этого выражения видно, что частоту вращения ротора можно регулировать изменением любой из трех величин, определяющих ее, то есть изменением частоты тока сети f1, числа пар полюсов р и скольжения s.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей изменением частоты тока сети сложно, так как необходим какой-либо регулирующий преобразователь частоты или генератор. Поэтому такой способ не имеет широкого применения.

Число полюсов машины может быть изменено, если на статоре имеется несколько (обычно две) обмоток с разным числом полюсов или одна обмотка, которую можно переключать на различное число полюсов, или две обмотки, каждая из которых может переключаться на различное число полюсов.

Если изменить направление тока в одной из катушек, включив ее встречно с другой, то обмотка может переключаться на два полюса. При изменении числа полюсов обмотки статора изменится частота вращения его магнитного поля, а следовательно, и частота вращения ротора двигателя. Этот способ регулирования частоты вращения асинхронного двигателя экономен, но недостатком его является ступенчатое изменение частоты. Кроме того, стоимость такого двигателя значительно возрастает вследствие усложнения габаритов машины.

Регулирование частоты вращения изменением числа полюсов применяют в двигателях с короткозамкнутым ротором; в двигателях с фазным ротором этот способ не используется, так как приходится одновременно изменять число полюсов обмотки статора и число полюсов обмотки вращающегося ротора, что весьма сложно.

Заводы выпускают двигатели с синхронными частотами вращения 500-750-1000-1500 оборотов в минуту. Такие двигатели имеют на статоре две обмотки, каждая из которых может быть переключена на разное число полюсов.

Скольжение можно изменить регулировочным реостатом, введенным в цепь обмотки ротора, а также регулированием напряжения сети. При регулировании напряжения питающей сети изменяется вращающий момент двигателя пропорционально квадрату напряжения. При изменении вращающего момента уменьшается частота вращения ротора, то есть увеличивается скольжение.

Регулировочный реостат включается в цепь обмотки фазного ротора подобно пусковому реостату, но в отличие от пускового он рассчитывается на длительное прохождение тока.

При включении регулировочного реостата ток в роторе уменьшается, что вызовет снижение вращающего момента двигателя, и, следовательно, уменьшения частоты вращения, или увеличения скольжения. При увеличении скольжения увеличивается электродвижущая сила и ток в роторе. Частота вращения или скольжения будет уменьшаться до восстановления равновесия моментов, то есть пока ток в роторе не примет своего начального значения.

Этот способ регулирования частоты вращения может быть использован только в двигателях с фазным ротором и несмотря на то, что является неэкономичным (так как в регулировочном реостате происходит значительная потеря энергии) имеет широкое распространение.

План.

1)Введение ст.1-2

2)Устройство асинхронного электродвигателя ст.3-6

3)Принцип действия асинхронного электродвигателя ст.7-9

4)Схема пуска асинхронного электродвигателя ст.10-13

5)Регулирование частоты вращения асинхронного электродвигателя ст.14-15

6)Межремонтное обслуживание асинхронного электродвигателя ст.16-17

7)Не исправности электродвигателя ст.18

Не исправности электродвигателя и возможные причины их возникновения ст.19-22

9)Виды и объем ремонта ст.23-26

10)Монтаж электродвигателя ст.27-29

11)Техника безопасности ст.30-31

12)Литература ст.32

13)План ст.33

.

Электрический двигатель в нашей жизни

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение

У моего младшего брата очень много движущихся и музыкальных игрушек, и мне всегда было любопытно, как они работают. Однажды я разобрал одну из таких игрушек и увидел внутри простейший электродвигатель. Мне сразу же стало интересно узнать, как он работает? Где еще используют электрический двигатель? А самое главное, я задался вопросом: смогу ли я сам собрать электродвигатель в домашних условиях?

Предлагаю и вам познакомиться с тем, что стало известно мне.

Цель исследования: определить принцип действия электрического двигателя.

Предмет исследования: макет электрического двигателя.

Объект исследования: электрический двигатель.

Актуальность моей работы заключается в том, что электродвигатель является простейшим устройством, которое помогает нам в решении бытовых и производственных задач и без которого нельзя обойтись в нашей жизни.

При проведении исследования мною была выдвинута гипотеза: предположим, что с помощью собранного мною электрического двигателя можно увидеть принципы действия электрического двигателя.

Перед началом исследования я определил следующие задачи:

Ч то такое электродвигатель?

Какие принципы действия лежат в основе электрического двигателя?

Где мы используем электродвигатель?

Можно ли самим собрать электрический двигатель в домашних условиях?

Методы исследования:

Сбор информации из книг.

Нахождение информации в интернете.

Проведение опытов и наблюдений.

Теоретические основы

Электродвигатель – это устройство для эффективного преобразования электрической энергии в механическую. В основе этого преобразования лежит явление, которое называется электромагнетизмом.

Прежде считалось, что магнетизм (свойство притяжения) и электричество – два различных явления. Но в начале 19 века датчанин Эрстед и француз Ампер обнаружили между ними теснейшую связь, которая позволяет не только создавать магнитное поле (пространство, в котором действуют магнитные силы) с помощью электрического тока, но и получать электрическую энергию.

В электродвигателях используются постоянные магниты и электромагниты — приборы, которые при прохождении через них электрического тока приобретают свойства магнита. Простейший электродвигатель работает только на постоянном токе (от батарейки).

Принцип работы электродвигателя очень прост, основан на магнитном отталкивания и притяжении (Приложение 1). В электрическом двигателе находятся два электромагнита: один неподвижный, другой насажен на вращающуюся ось. При прохождении электрического тока создаются магнитные поля, и северный полюс вращающегося электромагнита приходит в движение, стараясь приблизиться к южному полюсу неподвижного магнита. Совершив половину оборота, он должен остановиться, но тут включается устройство, меняющее направление тока. Следовательно, меняется полярность магнитных полей, созданных током. Теперь вращающийся электромагнит завершает полный оборот в поисках противоположного полюса. Вращение магнита преобразуется в энергию движения. Поэтому детские игрушки и многие другие приборы начинают двигаться. (Приложение 2).

Современную жизнь невозможно представить без электродвигателей. Они прочно укрепились на всех позициях человеческой деятельности в самых разнообразных ее проявлениях, так как главным преимуществом электрических двигателей является простота их устройства, высокая надежность и возможность их применения в различных устройствах и климатических зонах. Электродвигатели применяются в различных бытовых устройствах: холодильниках, пылесосах, мясорубках, электрическом инструменте, вентиляторах, соковыжималках и так далее. Даже в автомобилестроение, где традиционно использовались бензиновые и дизельные двигатели, переходят на электропривод, как надежный и экономичный вариант двигателя. (Приложение 3).

Практическое исследование

Цель: определить принцип действия электрического двигателя. (Приложение 4).

Оборудование: деревянная дощечка 10 x 20 см (основание), спица вязальная диаметром 4 мм, пробка от бутылки, магниты – 2 шт., деревянные основания для крепления магнитов – 2 шт., 2 медные проволоки по 5 мм, медные пластины – 2 шт., медный провод 4 м, контактные провода – 2 шт., изолента, шуруповерт, батарейка, клей.

Ход работы:

С помощью шуруповерта необходимо просверлить отверстия в деревянных основаниях для крепления спицы, а также в пробке от бутылки.

Вставить и закрепить клеем спицу в пробке, затем вставить в пробку и закрепить клеем 2 медные проволоки с двух сторон от спицы.

Намотать плотно на пробку медную проволоку, зачистить у провода контакты. Затем соединить концы намотанной проволоки с двумя медными проволоками, закрепить клеем.

Установить пробку на основание, затем прикрепить магниты разными полюсами к деревянным основаниям как можно ближе к пробке.

Закрепить медные пластины с контактными проводами на основании с двух сторон от спицы.

Подсоединить контактные провода к батарейке.

Вывод. Пробка начинает крутиться. Два магнита создают магнитное поле, которое идет от северного полюса одного магнита к южному полюсу другого. Когда пропускается ток по обмотке, создается второе магнитное поле. Эти два поля взаимодействуют, поворачивая пробку.

Таким образом, мне удалось собрать простой электродвигатель в домашних условиях, в основе которого лежит принцип взаимодействия магнетизма и электричества.

Заключение

По окончании изучения данной темы я узнал:

— что такое электродвигатель и как он устроен,

— что главный принцип действия, который лежит в основе электрического двигателя — это электромагнетизм,

— что в настоящее время трудно представить себе жизнь человечества без электродвигателя, так как даже в простых бытовых приборах в основе лежит электрический двигатель.

Я собрал модель электродвигателя и доказал, что это возможно сделать в домашних условиях.

Гипотеза, выдвинутая мной о том, что с помощью собранного мною электрического двигателя можно увидеть принципы действия электрического двигателя, подтверждена.

Вывод

Проведя большую работу по изучению литературы о создании первых электродвигателей, о физических принципах их работы, о внедрении их сегодня во все отрасли жизни, я могу с уверенностью сказать, что электродвигатель действительно является современным альтернативным изобретением. Пробуя самостоятельно изготовить простейший электродвигатель, я обнаружил, что он имеет свои «секреты», без знания которых устройства просто не будут работать.

Думаю, что знания, которые я приобрел, пригодятся на уроках окружающего мира, позже – на уроках физики, на внеклассных занятиях.

Я буду дальше изучать данную тему, потому что мне очень интересно знать, как работают самые большие электрические двигатели, которые, например, используются в российских атомных ледоколах. Какая их мощность двигателя и как можно рассчитать коэффициент полезного действия (КПД), чтобы электродвигатели работали эффективнее.

Библиографический список

1. Антонелла Мейяни, «Большая книга экспериментов», М.: РОСМЭН, 2015г.

2. http://sibay—rb.ru/electrical—equipment/

3. http://infourok.ru/

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Просмотров работы: 1843

Оглавление

 

В 21-ом веке электродвигатели имеют особое место в нашей жизни. Оглянитесь вокруг – они получил практически повсеместное распространение. Сегодня они используются не только во всех отраслях промышленности, но и в транспорте, предметах и устройствах, окружающих нас в повседневной жизни, на работе, в школе и дома. Фены, вентиляторы, швейные машины, строительные инструменты, компьютеры – вот далеко не полный перечень устройств, где используются электродвигатели. И мне стало интересно, как они устроены и получится ли у меня самостоятельно собрать свою модель электродвигателя.

И я решил познакомиться с историей и устройством электродвигателя, самостоятельно изготовить его модель.

Для достижения цели своей работы мне необходимо решить следующие задачи:

Познакомиться с историей развития электродвигателя;

Выяснить принципы работы электродвигателя;

Изучить область применения электродвигателей;

Изготовить модель электродвигателя.

История

Величайшим техническим достижением конца XIX века стало изобретение промышленного электродвигателя. Этот компактный, экономичный, удобный мотор вскоре сделался одним из важнейших элементов производства, вытеснив другие виды двигателей отовсюду, куда только можно было доставить электрический ток. Электрические двигатели появились еще во второй четверти XIX столетия, но прошло несколько десятилетий, прежде чем создались благоприятные условия для их повсеместного внедрения в производство. История электродвигателя — сложная и длинная цепь открытий, находок, изобретений.

Начальный период развития электродвигателя (1821 — 1834 гг.). Он тесно связан с созданием физических приборов для демонстрации непрерывного преобразования электрической энергии в механическую. В 1821 г. М. Фарадей, исследуя взаимодействие проводников с током и магнитом, показал, что электрический ток вызывает вращение проводника вокруг магнита, или вращение магнита вокруг проводника. Опыт Фарадея стал толчком для большинства ученых, изобретатели электродвигателя получили лучик надежды.

Первые электродвигатели напоминали по устройству паровые машины: двигатель Дж. Генри (1832 г.) и двигатель У. Пейджа (1864 г.) имели коромысла, кривошип, шатун, а также золотники (переключатели тока в соленоидах, заменявших собой цилиндр).

Электродвигатель Пэйджа

П. Барлоу предложил «колесо Барлоу». Оно состояло из постоянного магнита и зубчатых колес, скользящий контакт осуществлялся с помощью ртути, а питалось колесо от гальванического элемента.

«Колесо Барлоу»

Второй этап развития электродвигателей (1834 – 1860 гг.) характеризуется конструкциями с вращательным движением явнополюсного якоря. Однако вращательный момент на валу у таких двигателей обычно был резко пульсирующим.

В 1834 г. Б.С. Якоби создал первый в мире электрический двигатель постоянного тока, в котором реализовал принцип непосредственного вращения подвижной части двигателя. Этот двигатель имел две группы П-образных электромагнитов, из которых одна группа (4 электромагнита) располагались на неподвижной раме, а другая аналогичная – на вращающемся диске. В качестве источника питания электромагнитов применялась батарея гальванических элементов. Для изменения полярности электромагнитов использовался простейший коммутатор. Обмотки всех электромагнитов неподвижной рамы были соединены последовательно, и ток в них имел одно и тоже направление. Обмотки электромагнитов вращающегося диска были также соединены последовательно, но направление тока в них с помощью коммутатора изменялось 8 раз за один оборот вала, следовательно, изменялась их полярность, и они поочередно притягивались и отталкивались электромагнитами неподвижной рамы.

Такой двигатель получил название явнополюсного электродвигателя Якоби и был вполне работоспособным. В 1838 г. этот двигатель (0,5 кВт) был испытан на Неве для приведения в движение лодки с пассажирами, т. е. получил первое практическое применение.

Электродвигатель Б.С. Якоби

Испытания различных конструкций электродвигателей привели Б.С. Якоби и других исследователей к следующим выводам:

– применение электродвигателей находится в прямой зависимости от удешевления электрической энергии, т.е. от создания генератора, более экономичного, чем гальванические элементы;

– электродвигатели должны иметь по возможности малые габариты и по возможности большую мощность и больший коэффициент полезного действия.

Третий этап в развитии электродвигателей (1860 – 1887 гг.) связан с разработкой конструкций с кольцевым неявнополюсным якорем и практически постоянным вращающим моментом.

На этом этапе нужно отметить электродвигатель итальянца А. Пачинотти (1860 г.). Его двигатель состоял из якоря кольцеобразной формы, вращающегося в магнитном поле электромагнитов. Подвод тока осуществлялся роликами. Обмотка электромагнитов включалась последовательно с обмоткой якоря (т.е. электромашина имела последовательное возбуждение). Габариты двигателя были невелики, он имел практически постоянный вращающий момент. В двигателе Пачинотти явнополюсный якорь был заменен неявнополюсным.

Электродвигатель А. Пачинотти

Барабанный якорь, в котором рабочим является проводник, составляющий виток, был изобретен лишь в 1872 г. В. Сименсом. Еще через 10 лет в железе якоря появились пазы для обмотки (1882 г.). Барабанный якорь машины постоянного тока стал таким, каким мы его можем видеть в настоящее время. Третий этап развития электродвигателей характеризуется открытием и промышленным использованием принципа самовозбуждения, в связи, с чем был окончательно осознан и сформулирован принцип обратимости электрической машины. Питание электродвигателей стало производиться от более дешевого источника электрической энергии – электромагнитного генератора постоянного тока. В 1886 г. электродвигатель постоянного тока приобрел основные черты современной конструкции. В дальнейшем он все более и более совершенствовался. Таким образом, общими усилиями множества ученых разных стран, на протяжении более полувека создавалась конструкция, которую можно назвать электродвигателем.

Устройство и принцип работы

Подавляющее большинство электрических машин работает по принципу магнитного отталкивания и притяжения. Если между северным и южным полюсами магнита поместить проволоку и пропустить по ней ток, то её вытолкнет наружу. Как это возможно? Дело в том, что проходя по проводнику, ток формирует вокруг себя круговое магнитное поле по всей длине провода.

При взаимодействии кругового поля проводника и однородного поля магнита, между полюсами магнитное поле с одной стороны ослабевает, а с другой усиливается. То есть среда становится упругой и результирующая сила выталкивает провод из поля магнита под углом 90 градусов в направлении, определяемом по правилу левой руки. Эта сила называется «амперовой».

Это явление использовали как основной принцип работы первых электродвигателей, этот же принцип используют и поныне. В двигателях постоянного тока малой мощности для создания постоянного магнитного поля применяются постоянные магниты. В электромоторах средней и большой мощности однородное магнитное поле создают с помощью обмотки возбуждения или индуктора.

Конструктивно все электрические двигатели постоянного тока состоят из статора и ротора (якоря), разделенных воздушным зазором.

Статор электродвигателя постоянного тока служит для создания неподвижного магнитного поля машины и состоит из станины, главных и добавочных полюсов. Станина служит для крепления основных и добавочных полюсов и является элементом магнитной цепи машины. На главных полюсах расположены обмотки возбуждения, предназначенные для создания магнитного поля машины, на добавочных полюсах — специальная обмотка, служащая для улучшения условий коммутации.

Якорь электродвигателя постоянного тока состоит из магнитной системы, собранной из отдельных листов, рабочей обмотки, уложенной в пазы, и коллектора служащего для подвода к рабочей обмотке постоянного тока.

Коллектор представляет собой цилиндр, насаженный на вал двигателя и избранный из изолированных друг от друга медных пластин. На коллекторе имеются выступы-петушки, к которым припаяны концы секций обмотки якоря. Съем тока с коллектора осуществляется с помощью щеток, обеспечивающих скользящий контакт с коллектором. Щетки закреплены в щеткодержателях, которые удерживают их в определенном положении и обеспечивают необходимое нажатие щетки на поверхность коллектора. Щетки и щеткодержатели закреплены на траверсе, связанной с корпусом электродвигателя.

Итак, современный двигатель постоянного тока вместо одной рамки имеет якорь с множеством проводников, уложенных в пазы, а вместо постоянного подковообразного магнита имеет статор с обмоткой возбуждения с двумя и более полюсами. На рисунке показан двухполюсный электромотор в разрезе.

Принцип его работы следующий. Если по проводам верхней части якоря пропустить ток движущийся «от нас» (отмечено крестиком), а в нижней части — «на нас» (отмечено точкой), то согласно правилу левой руки верхние проводники будут выталкиваться из магнитного поля статора влево, а проводники нижней половины якоря по тому же принципу будут выталкиваться вправо. Поскольку медный провод уложен в пазах якоря, то, вся сила воздействия будет передаваться и на него, и он будет проворачиваться. Дальше видно, что когда проводник с направлением тока «от нас» провернётся вниз и станет против южного полюса создаваемого статором, то он будет выдавливаться в левую сторону, и произойдёт торможение. Чтобы этого не случилось нужно поменять направление тока в проводе на противоположное, как только будет пересечена нейтральная линия. Это делается с помощью коллектора – специального переключателя, коммутирующего обмотку якоря с общей схемой электродвигателя.

Таким образом, электрическая энергия, которая подается на статор, превращается в механическую энергию ротора. К вращающемуся валу можно подключать различные механизмы, выполняющие полезную работу.

Характеристики электродвигателя

На данный момент электродвигатели имеют следующие характеристики. Максимальная мощность измеряется в Ваттах. Этот параметр зависит от конструкции, материала изготовления, и технологии создания. Несколько двигателей имеющие одинаковую массу и размер могут иметь различную мощность исключительно из-за технологии производства. Как правило, именно этот параметр задает ценовую категорию для двигателя. Далее рассматривают номинальное напряжение и ток, а так же сопротивление обмотки, эти параметры неизменно влияют друг на друга. При более низком сопротивлении, возрастает максимальное значение силы тока. Третьей характеристикой являются номинальные обороты в минуту. Конструкция современного двигателя направлена на получение более высоких оборотов, или же наивысшего момента на валу. Следовательно, двигатель с большим диаметром имеет увеличенный высокий момент и уменьшенные обороты.

Виды электродвигателей

По роду тока электродвигатели стали делиться на машины переменного и постоянного тока; по принципу действия машины переменного тока делятся на синхронные и асинхронные.

Асинхронные двигатели отличаются простотой конструкции, малой стоимостью, надежностью в работе. Они являются самым распространенным видом двигателей.

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.

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.

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.

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.

Особенности электродвигателя, 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.

На сегодняшний день двигатели постоянного тока мало используются на производстве. Из недостатков этого типа электрических машин можно отметить быстрый износ щёточно-коллекторного узла. Преимущества – хорошие характеристики запуска, лёгкая регулировка частоты и направления вращения, простота устройства и управления. Электродвигатель переменного тока 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.

Модель электродвигателя

Во всяком моторе есть две части: неподвижная — статор и подвижная — ротор. Ротором будет ось с полосками и прерывателем тока.

Для оси подберем вязальную спицу (размеры на чертеже). Полоски ротора (3 шт.) вырежем из жести (размеры на чертеже). В центре каждой полоски сделаем отверстие по толщине оси. Собираем их все на оси и оборачиваем изолентой. Прерыватель состоит из двух частей: небольшая рамка из жести на оси и полоска жести, укрепленной на фанере.

Из фанеры выпиливаем основание мотора (размеры на чертеже). Вырезаем полоску из жести, которая является основанием для оси с полосками (якоря) (размеры на чертеже), устраиваем ее в виде буквы П. Для статора берем два шурупа длиной по 4 см и вворачиваем в фанеру. Сделаем опору из полосок жести (3 шт.) (размеры на чертеже), которая выполняет две функции: магнитопровод, для соединения болтов, и нижняя опора для якоря. Переходим к изготовлению самой трудной части мотора — электромагниту. Для основания электромагнита нужно сделать две катушки, на которые было бы удобно наматывать проволоку. Я обратился за помощью к учителю технологии Звереву Владимиру Михайловичу, и мы на токарном по дереву станке изготовили две катушки. Наматываем медную лакированную проволоку на катушки примерно 300 витков. Катушки с проволокой помещаем на болты в основании и закрепляем.

Ставим все части электродвигателя на места. Регулируем полоски ротора на оси, все надежно закрепляем. Начинаем испытания. Наш электродвигатель получился слабым, так как заводится с ручного стартера, а остальное время якорь двигается по инерции. Это объясняется тем, что ток протекает по обмоткам не все время: ротор лишь четверть оборота включен, четверть оборота выключен , потом опять четверть оборота, чтобы включить, четверть оборота , чтобы выключить. Наш электродвигатель имеет небольшую мощность, но самое главное он работает.

Опора

Ось

Основание

Пластина якоря

Скоба

Применение

Без электроники сегодня никуда. С каждым днем количество приборов, работающих от электричества, всё возрастает. Электродвигатели получили широкое применение не только во многих отраслях промышленности, но и в предметах и устройствах, окружающих нас каждый день, так как простота их конструкции, надежность, долговечность и высокий показатель КПД делает их практически универсальными. Фены, вентиляторы, насосы, некоторые виды транспорта — вот лишь некоторый перечень устройств, работающих не без помощи электродвигателей. Относительной простотой конструкции и надежностью в эксплуатации отличаются именно асинхронные электродвигатели. Они хорошо используются в приводах деревообрабатывающих, металлообрабатывающих и других видов станков, кузнечнопрессовых, грузоподъемных, ткацких, швейных, землеройных машин, вентиляторов, насосов, компрессоров, в ручном электроинструменте, в центрифуге, в лифтах, в бытовых приборах и т.д. однако имеют ограниченный диапазон частоты вращения и низкий коэффициент мощности при малых оборотах.

Крановые электродвигатели применяются в жилищном и капитальном строительстве, в горнодобывающей и металлургической промышленности, энергетике, на транспорте. Одним из видов транспорта, где используются электродвигатели, является метро.

Со временем мощность электродвигателей выросла от пятидесяти ватт до двухсот киловатт. Притом новые модели электродвигателей имеют сравнительно небольшие габариты: они выглядят, примерно, как швейная машинка. Более того, новые электродвигатели могут разгоняться до десятков тысяч оборотов в минуту за считанные секунды. Согласитесь, время не стоит на месте, техника совершенствуется и имеет уже более широкие возможности.

Заключение

Жизнь современного человека немыслима без использования электродвигателей. Их можно найти в автомобиле и в пылесосе, электромясорубке, кухонном комбайне, кофемолке, в сложнейших станках и в обычных детских игрушках. Они есть практически везде, хотя и отличаются между собой типом, строением и рабочими характеристиками. Трудно представить, что каких-то 150 лет назад человечество даже не знало о возможности существования электродвигателя.

Задачи, поставленные мною в начале работы, были решены, цель достигнута.

Познакомился с историей электродвигателей, узнал, что, как выглядели первые двигатели, как они работали и какие ученые работали над созданием электромагнитных двигателей.

Изучил область применения электродвигателей, и узнал, что они получили широкую область применения.

Изготовил модель электродвигателя.

Проведя большую работу по изучению литературы о создании первых электродвигателей, о физических принципах их работы, о внедрении их сегодня во все отрасли жизни, я могу с уверенностью сказать, что электродвигатель является одним из величайших изобретений человека.

Процесс сбора и изучения информации, а так же изготовление модели мне были очень интересны, результатом проделанной работы доволен. Я, что мою работу можно использовать в 8 и 9 классе при изучении электромагнитных явлений.

Список литературы

https://www.youtube.com/watch ?v=NTom7GHt5BY

Самодельные электрические и паровые двигатели. А. Абрамов, П. Хлебников, Государственное издательство Детской литературы Министерства Просвещения РСФСР.

http://energo- vesta.com.ua/statiya/46-istoriya.html

http://elektrik24.net/elektrooborudovanie/elektrodvigateli/princip-raboty-3.html

http://jelektro.ru/elektricheskie-terminy/ustrojstvo-rabota-jelektrodvigatelja.html

http://electricalschool.info/main/osnovy/1603-principy-dejjstvija-i-ustrojjstvo.html

Администрация Шарангского муниципального района Нижегородской области

МБОУ Кушнурская СШ

Научно-практическая конференция

«Планета открытий»

Секция: физика

Номинация «Применение законов физики в природе, быту»

Исследовательская работа

Электродвигатель

Автор работы: ученик 8 класса

МБОУ Кушнурской СШ

Суслов Михаил,14 лет.

Руководитель: Краснов Владимир Владимирович,

учитель физики МБОУ Кушнурской СШ

2017

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 323 Невского района Санкт-Петербурга

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

Тема проекта:  «Электродвигатели: история создания, строение и применение»

Тип проекта:

Исследовательский проект

Автор проекта: Ивасишин Роман Дмитриевич, 9 «а» класс

Руководитель проекта: Манько Марина Владиславовна, учитель физики Санкт-Петербург 2021-2022

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ        3

Обоснование актуальности выбранной темы        3

Тип проекта        3

Формулировка проблемы        3

Цель проекта        3

Задачи проекта        4

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ        4

Объект и предмет        4

Гипотеза        4

Анализ проблемы        4

Электродвигатели: история создания, устройство и применение        5

История        5

Принцип работы        10

Применение        12

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ        12

Планируемые сроки и затраты        12

Развёрнутый план работы        12

Итоговый продукт и ожидаемые результаты        13

Способ презентации продукта        13

Анализ результатов проекта        13

ВЫВОД        14

ПРИЛОЖЕНИЕ        15

Глоссарий        15

Литература        15

ВВЕДЕНИЕ

Тема проекта

Электродвигатели: история создания, строение и применение.

Обоснование актуальности выбранной темы

        Современную жизнь невозможно представить без электричества: мы постоянно используем электроприборы в быту и для работы. Одним из важнейших изобретений в этой области стал электродвигатель. Сейчас электродвигатели применяются в самых разных областях науки и техники. Они являются самыми экономными и экологичными, обладают самым высоким КПД среди всех видов двигателей.

Однако, не все люди понимают, как работают эти устройства, хотя и пользуются ими каждый день. Именно это побудило меня сделать работу, которая поможет разобраться в строении и принципах работы электродвигателей.

Тип проекта

Исследовательский проект.

Формулировка проблемы

Меня заинтересовало устройство электродвигателей и принцип их работы. Являются ли они какими-то сложными и непонятными устройствами на самом деле или работают на простых законах физики?

Цель проекта

Цель моей работы – рассказать об истории создания электродвигателей и их применении в современном мире, объяснить принцип их работы и продемонстрировать его на примере нескольких материальных моделей.

Задачи проекта

— сбор и систематизация информации

— составление теоретической части проекта (доклада об электродвигателях)

— создание нескольких моделей, демонстрирующих принцип работы простейших электродвигателей.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Объект и предмет

Объект исследования – электродвигатели. Я буду рассматривать их с точки зрения физики, а также истории, описывая изменения в жизни людей с появлением электродвигателей.

Гипотеза

Основная гипотеза моего проекта – электродвигатели на самом деле не являются очень сложными механизмами, их принцип работы легко объясняется с точки зрения физики, даже для людей, которые в физике разбираются не очень хорошо.

Вторая гипотеза – простейший электродвигатель можно сделать своими руками в домашних условиях.

Анализ проблемы

Проблему поиска эффективного, экологичного и практичного двигателя решали более полувека учёные из самых разных стран. Среди них были как обычные экспериментаторы-изобретатели, так и известнейшие в мире науки люди – Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл. Но их всех объединяет одно – основываясь на исследованиях и изобретениях друг друга, они смогли создать электродвигатель и сделать его таким, каким мы знаем его сегодня.

Ценность моего проекта состоит в том, что в результате будет представлено подробное и простое описание принципов работы электродвигателей, понятное каждому. Также будут представлены и практические модели, демонстрирующие описанные в проекте процессы их работы.

Полагаю, что масштабных проблем при создании исследовательской работы не будет, но могут возникнуть трудности при поиске нужной и достоверной информации и при конструировании моделей электродвигателей в практической части проекта.

К сожалению, у меня ещё нет опыта в создании проектных работ по физике, но я участвовал в научно-исследовательских конференциях по другой тематике.

Электродвигатели: история создания, устройство и применение

В 21-ом веке электродвигатели имеют особое место в нашей жизни.  Сегодня они используются не только во всех отраслях промышленности, но и в транспорте, предметах и устройствах, окружающих нас в повседневной жизни. Величайшим техническим достижением конца XIX века стало изобретение промышленного электродвигателя. Этот компактный, экономичный, удобный мотор вскоре сделался одним из важнейших элементов производства, вытеснив другие виды двигателей.

История

Всю историю создания и развития электродвигателей можно разделить на три этапа. И начал её английский физик-экспериментатор Майкл Фарадей.

В 1821 г. он, исследуя взаимодействие проводников с током и магнитом, показал, что электрический ток вызывает вращение проводника вокруг магнита или магнита вокруг проводника. Это явление объясняется тем, что вокруг проводника с током возникает круговое магнитное поле. Направление магнитных линий такого поля определяется по правилу правой руки.

Опыт Фарадея стал толчком для множества ученых, показав возможность преобразования электрической энергии в механическую. Первые электродвигатели напоминали по устройству паровые машины:

Двигатель У. Пейджа

Питер Уильям Барлоу изобрёл устройство, названное колесом Барлоу. Оно состояло из постоянного магнита и зубчатого колеса, контакт осуществлялся с помощью ртути, а питалось колесо от гальванического элемента. Однако, это колесо не имело никакого практического применения.

Колесо Барлоу

Второй этап развития электродвигателей характеризуется конструкциями с вращательным движением явнополюсного якоря.

а) явнополюсный якорь             б) неявнополюсный якорь

Неявнополюсный якорь представляет собой одну большую катушку, а явнополюсный состоит из нескольких, обычно четырёх и более. Однако вращательный момент на валу у таких двигателей обычно был не постоянным, а резко пульсирующим.

В 1834 г. Борис Семёнович Якоби создал первый в мире электрический двигатель постоянного тока с непосредственным вращением ротора. Этот двигатель имел две группы П-образных электромагнитов, из которых одна половина располагалась на неподвижной раме, а другая – на вращающемся диске. В качестве источника питания применялась батарея гальванических элементов. Для изменения полярности электромагнитов использовалось специальное устройство — коммутатор. Обмотки всех электромагнитов неподвижной рамы были соединены последовательно, и ток в них имел одинаковое направление. Обмотки электромагнитов вращающегося диска были также соединены последовательно, но направление тока в них с помощью коммутатора изменялось 8 раз за один оборот вала, изменяя их полярность, и они поочередно притягивались и отталкивались электромагнитами, находящимися на неподвижной раме. Мощность двигателя составляла около 15 ватт, частота вращения ротора 80-120 оборотов в минуту.

Двигатель Якоби

Через пять лет этот двигатель был испытан на Неве для приведения в движение лодки с пассажирами, получив первое практическое применение. К тому моменту его мощность составляла уже более 500 Вт.

Третий этап в развитии электродвигателей связан с разработкой конструкций с кольцевым неявнополюсным якорем и практически постоянным вращающим моментом. На этом этапе нужно отметить электродвигатель итальянца Антонио Пачинотти. Его двигатель состоял из якоря кольцеобразной формы, вращающегося в поле электромагнитов. Подвод тока осуществлялся роликами. Обмотка электромагнитов включалась последовательно с обмоткой якоря. Габариты двигателя были невелики, он имел практически постоянный вращающий момент. В двигателе Пачинотти явнополюсный якорь был заменен неявнополюсным.

             

Двигатель Пачинотти

Барабанный якорь, в котором рабочим является проводник, составляющий виток, был изобретен лишь в 1872 г. Эрнстом Вернером фон Сименсом. Еще через 10 лет в железе якоря появились пазы для обмотки. Питание электродвигателей стало производиться от более дешевого, чем гальванические элементы, источника электрической энергии – электромагнитного генератора постоянного тока. В 1886 г. электродвигатель постоянного тока приобрел основные черты современной конструкции, всё более и более совершенствуясь.

Таким образом, общими усилиями множества ученых разных стран, на протяжении более полувека создавалась конструкция, которую можно назвать электродвигателем.

Принцип работы

Большинство электрических машин работает по принципу магнитного отталкивания и притяжения. Проходя по проводнику, ток формирует вокруг себя круговое магнитное поле по всей длине провода. При взаимодействии кругового поля проводника и однородного поля магнита, между полюсами магнитное поле с одной стороны ослабевает, а с другой усиливается. Таким образом, если между северным и южным полюсом магнита поместить проволоку и пропустить по ней ток, то её вытолкнет наружу.

Основными компонентами любого вращающегося электродвигателя являются статор — неподвижная часть и ротор — вращающаяся часть. У большей части электродвигателей ротор располагается внутри статора. Электродвигатели, у которых ротор находится снаружи статора, называются электродвигателями обращенного типа.

Электродвигатели можно разделить на две группы: двигатели постоянного тока и переменного.

В двигателях постоянного тока для создания постоянного магнитного поля применяются постоянные магниты и переключение фаз осуществляется прямо в самом двигателе. Благодаря этому такой двигатель может питаться как постоянным током, так и переменным. Эта группа двигателей делится по способу переключения фаз и наличию обратной связи на коллекторные и бесколлекторные двигатели.

В коллекторных двигателях синхронное переключение цепей вращающейся части электродвигателя обеспечивает щёточно-коллекторный узел, который является наиболее ненадёжным и сложным в обслуживании элементом. Он располагается между двумя электродами, замыкая цепь. Когда через катушки в нём проходит ток, создаётся магнитное поле, заставляющее ротор повернуться. После поворота между электродами располагается следующая пара щёток, передающая ток на другую катушку, которая в свою очередь опять поворачивает ротор, замыкая цепь третьей парой щёток и так далее. Однако, щёточно-коллекторный узел довольно быстро изнашивается и стирается в ходе работы, что делает этот вид двигателя не самым надёжным.

Якорь коллекторного двигателя. Роль щёток выполняют ламели.

В бесколлекторном двигателе переключение происходит с помощью специального электронного блока – инвертора, а в остальном он работает так же, как и коллекторный.

Двигатели переменного тока по принципу работы делят на синхронные и асинхронные. Принципиальное различие этих двигателей состоит в том, что в синхронных машинах ротор вращается со скоростью вращения магнитного поля, а у асинхронных поле вращается быстрее ротора. Асинхронные двигатели в настоящее время распространены гораздо более, чем другие виды электродвигателей.

Применение

Электродвигатели являются крупнейшими потребителями электроэнергии в мире, на них приходится около 45% от всей потребляемой электроэнергии. Они используются повсеместно, например, в промышленности, строительстве или в быту. У электродвигателей много преимуществ перед другими видами двигателей: лёгкость переключения режимов работы, регулируемая частота вращения, высокий КПД, экономичное потребление, безопасность для окружающей среды, надёжность, компактность и простота конструкции. Но они являются довольно дорогими, а также требуют специального обслуживания.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Планируемые сроки и затраты

        На разработку всего проекта уйдёт 2-3 месяца. Материальные вложения потребуются для создания функционирующих моделей электродвигателей. Это будут как материалы, так и деньги для их покупки.

Развёрнутый план работы

1.         Поиск информации (и проверка достоверности) в различных ресурсах.
2. Систематизация и разделение на три части: история, устройство и применение электродвигателей.
3. Оформление цельной работы, написание вступления и заключения.
4. Редактирование.
5. Доработка титульного листа.
6. Практическая часть: конструирование моделей электродвигателей для демонстрации принципов их работы.
7. Подготовка текста защиты проекта.

Итоговый продукт и ожидаемые результаты

        Итоговым продуктом будет научно-популярная статья и модели, демонстрирующие принцип работы электродвигателей. Они помогут людям разобраться в устройстве электродвигателей, рассказывая простым и понятным языком об этой теме. Также мои модели простейших электродвигателей могут быть использованы для демонстрации принципа их работы, например, на уроках физики.

Способ презентации продукта

        Работающие модели электродвигателей будут представлены во время защиты проекта.

Анализ результатов проекта

        Все модели электродвигателей работают, что доказывает вторую гипотезу моего проекта – создать модель электродвигателя в домашних условиях возможно.

Я сделал простейший коллекторный двигатель, чтобы доказать вторую гипотезу моего проекта: сделать рабочую модель электродвигателя в домашних условиях возможно. Для создания мне понадобились следующие материалы и детали:

• Медная проволока диаметром 1 мм,
• Медная проволока диаметром 0.1 мм,
• Деревянная пробка от бутылки,
• Деревянная спица,
• 2 ферритовых магнита,
• 2 неодимовых магнита,
• ДСП,
• Супер-клей,
• 6 шурупов-саморезов,
• Аккумулятор от шуруповёрта,
• Провода с зажимами и креплениями,

Всего на создание моего электродвигателя ушло около месяца.

ВЫВОД

Хотя электродвигатели и создавались на протяжении полувека, они не являются невероятно сложными машинами, а работают они на простых законах физики. В современном мире электродвигатели незаменимы и применяются повсюду, являясь самым распространённым, эффективным, экономичным и экологически чистым видом двигателей.  

Жизнь современного человека немыслима без использования электродвигателей. Их можно найти в автомобиле и в пылесосе, электромясорубке, кухонном комбайне, кофемолке, в сложнейших станках и в обычных детских игрушках. Они есть практически везде, хотя и отличаются между собой типом, строением и рабочими характеристиками. Трудно представить, что каких-то 150 лет назад человечество даже не знало о возможности существования электродвигателя.

Задачи, поставленные мною в начале работы, были решены, цель достигнута.

Познакомился с историей электродвигателей, узнал, что, как выглядели первые двигатели, как они работали и какие ученые работали над созданием электромагнитных двигателей.

Изучил область применения электродвигателей, и узнал, что они получили широкую область применения.

Изготовил модель электродвигателя.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Глоссарий

Гальванический элемент — химический источник электрического тока, основанный на взаимодействии двух металлов или их оксидов в электролите, приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока. Назван в честь Луиджи Гальвани.

Инвертор — устройство для преобразования постоянного тока в переменный с изменением величины напряжения.

Коммутатор в электродвигателях и электрогенераторах — щёточно-коллекторный узел, устройство, обеспечивающее электрическое соединение цепи ротора с цепями неподвижных частей машины.

Литература

1.  «Простой электродвигатель своими руками» — Коротун В. [Электронный ресурс] / ASUTPP заметки электрика / URL: https://www.asutpp.ru/prostoy-elektrodvigatel-svoimi-rukami.html
2. «История создания первого электродвигателя» [Электронный ресурс] / ECOconceptcars.ru /

URL: http://ecoconceptcars.ru/2011/01/blog-post_10.html#

1. «История создания электродвигателя» [Электронный ресурс] / https://engineering-solutions.ru / URL: https://engineering-solutions.ru/motorcontrol/history/
2. «Физика» учебник, 9 класс, 7-е издание – Перышкин А.В., Гутник Е.М. / Изд-во «Дрофа», 2019 . с. 165-171.

История изобретения и развития электродвигателя

Введение

Середина XIX столетия ознаменовалась особенно крупными
сдвигами в науке и технике. Происходит научно-техническая революция, и
буквально на протяжении одного поколения стало обыденным и привычным то, что
еще в начале прошлого века казалось мечтой, плодом безудержной фантазии.

Одно из важнейших достижений XIX столетия есть изобретение
электродвигателя. Электрические машины вырабатывают электрическую энергию,
которую удобно передавать на расстояние, распределять между потребителями и
преобразовывать в другие виды. Электрические машины обладают высоким
коэффициентом полезного действия — от 65 до 80% для машин мощностью около 1 квт
и от 95 до 99% для машин большой мощности. В крупных современных
трансформаторах КПД достигает значений, превышающих 99%. Следует заметить, что
КПД других современных машин, например тепловых, двигателей внутреннего
сгорания и паровых турбин, не превышает 30-40%.

Важность этого открытия очевидна: электроэнергия стала в наше
время доступной и дешевой. К тому же, эта заслуга принадлежит русскому ученому
Б.С. Якоби. Благодаря своей компактности, экономичности, долговечностью,
простотой управления, легкостью обслуживания, удобным мотором, он достаточно
быстро вытеснил остальные виды двигателей.

В настоящее время жизнь человечества без электродвигателя
трудно представляется. Он используется в поездах, троллейбусах, трамваях. На
заводах и фабриках стоят мощные электрические станки. Электромясорубки,
кухонные комбайны, кофемолки, пылесосы — все это используется в быту и оснащено
электродвигателями.

Цель данной работы: изучить историю создания и проследить
этапы развития электродвигателей.

Работа состоит из введения, основной части, заключения,
списка источников и приложения.

1.
Предыстория и первые попытки создания электродвигателя

Машины, в которых преобразование энергии происходит в
результате явления электромагнитной индукции, называются электрическими.
Принцип действия электродвигателей основан на физическом явлении: виток
проводника, по которому протекает электрический ток, будучи помещенным между
магнитами, движется поперек силовых линий магнитного поля. Электродвигатель,
как правило, компактнее других двигателей, всегда готов к работе, может
управляться на расстоянии.

История создания двигателей уходит в глубокую древность. Сложными
путями шел человек к открытию и познанию законов физики, созданию различных
механизмов, машин. Удивительно, но первый электродвигатель появился раньше
двигателя внутреннего сгорания. Как это было…

Большими недостатками прежней паровой машины всегда оставались
низкий КПД, а также трудность передачи и «дробления» полученной от нее энергии.
Обычно одна большая машина обслуживала несколько десятков станков. Движение от
нее подводилось к каждому рабочему месту механическим путем с помощью шкивов и
бесконечных ремней. При этом происходили огромные неоправданные потери энергии.
Процесс вытеснения пара электричеством совершался параллельно с прогрессом
методов генерирования и передачи электроэнергии на расстояние, с успехами в
создании электродвигателей и в разработке рациональных систем электропривода.

Электрический привод обладал высоким КПД, поскольку с его
вала можно было прямо получать вращательное движение (тогда как в паровом
двигателе его преобразовывали из возвратно-поступательного), да и «дробить»
электрическую энергию было намного проще. Потери при этом оказывались
минимальными, а производительность труда возрастала. Кроме того, с внедрением
электромоторов впервые появилась возможность не только снабдить любой станок
своим собственным двигателем, но и поставить отдельный привод на каждый его
узел.

Начальный период развития электрического двигателя
постоянного тока берет свое начало от опыта английского физика — Майкла
Фарадея, открывшего явления взаимного вращения магнитов и электрических
токов электродвигателя (1821-1834 гг.). Этот этап тесно связан с созданием
физических приборов для демонстрации непрерывного преобразования электрической
энергии в механическую (рис. 1).

Рисунок 1 — Магнитоэлектрический генератор Фарадея («диск
Фарадея»)

Исследуя взаимодействие проводников с током и магнитов,
Фарадейв 1821 г. установил, что электрический ток, проходящий по проводнику,
может заставить этот проводник совершать вращение вокруг магнита или вызывать
вращение магнита вокруг проводника. Следовательно, опыт Фарадея являлся
наглядной иллюстрацией принципиальной возможности построения электродвигателя.

Явление, составляющее основу современной электроэнергетики,
было открыто английским ученым лишь через десять лет. Оно было названо электромагнитнойиндукцией.
Отметим, что используя это открытие, братья Пикси в 1832 году создали
конструкцию первого электрического генератора с вращающимися постоянными
магнитами и с коммутатором для выпрямления тока.

Спустя 3 года русский физик ЭмилийЛенц, обобщив
проделанные Фарадеем опыты, сформулировал новый фундаментальный закон, дававший
возможность безошибочно определить направление индуцированного тока. Так
называемый принцип обратимости был доказан Ленцем не только
теоретически, но и экспериментально: катушка, при ее вращении между полюсами
магнита, генерировала электрический ток, обратная реакция заключалась в том,
что катушка начинала вращаться, если в нее посылали ток (рис. 2).

Рисунок 2-КатушкаЛенца

Исследование английского физика и опыты русского академика
сыграли решающую роль в истории электродвигателя и развитии всего
электромашиностроения в целом. Разработки теоретических предпосылок моментально
дали толчок для создания первых электродвигателей и генераторов электрического
тока.

Так, английский физик и математик Питер Барлоув книге
«Исследование магнитных притяжений», опубликованной в 1824 г., описывалось
устройство, известное под названием «колеса Барлоу» и являющееся одним
из исторических памятников предыстории развития электродвигателя. Барлоу
наглядно продемонстрировал возможность превращения электрической энергии в
механическую.

Рисунок 3 — Колесо Барлоу

Колесо Барлоу не имело практического значения и остается до
сих пор лабораторным демонстрационным прибором. Но его опыт дал пищу для
размышления другим изобретателям, и уже в 1931 году была представлена еще одна
модель электродвигателя. На этот раз американский физик Джозеф Генри
сделал попытку использовать для получения качательного движения отталкивание
одноименных и притяжения разноименных магнитных полюсов. И хотя это устройство,
как и колесо Барлоу, не пошло дальше лабораторных демонстраций, и сам
изобретатель не придавал ему серьезного значения, в историческом аспекте
электродвигатель Генри интересен тем, что в этом устройстве впервые сделана попытка
использовать притяжение разноименных и отталкивание одноименных магнитных
полюсов для получения непрерывного движения (в данном случае — качательного).
Изменение полярности электромагнита за счет перемены направления протекающего
по его обмотке тока приводило электромагнит в равномерное качательное движение.
В модели, построенной самим Генри, электромагнит совершал 75 качаний в минуту.
Мощность двигателей подобного типа была очень небольшой: один из таких
двигателей, построенный в 1831 г., имел мощность 0,044 вт (по современным
подсчетам).

Модели, созданные Барлоу и Генри, представляли собой
электрические устройства с качательными или возвратно-поступательными
движениями малой удельной мощности, посему не имели практического применения, а
о серийном производстве электромобилей даже и речи не могло быть. В течение
некоторого времени различные ученые пытались продолжить развивать тему
двигателей качательного типа, но постепенно научное сообщество пришло к выводу,
что более прогрессивным является схема двигателя с вращением якоря и
качательные двигатели были окончательно забыты.

Таким образом, открытие законов электродинамики Ампером и
законов электромагнитной индукции Фарадеем не только опровергли представления
об отсутствии связи между механическими и электрическими явлениями природы, но
и создали теоретические предпосылки возможностей получения механической работы
за счет электрической энергии (электродвигатель).

Далее электрический двигатель выходит за стены научных
лабораторий. Этот этап характеризуется практическим направлением
конструкторов-изобретателей.

Следует отметить, что первыми электродвигателями были
двигатели постоянного тока, так как первыми были изобретены источники
постоянного тока — гальванические элементы и батареи. Первый генератор для
получения постоянного тока в 1832 году изготовил Ампер вместе с Пикси.
Особенная конструкция двигателя являлась необходимым условием для переменного
тока, однако изобретатели и конструкторы не смогли найти её сразу.

2.
Создание электродвигателя с возможностью практического применения

электрический индукция машина электромагнитный

Начало данного этапа развития электрических двигателей
(1834-1860 гг.) характеризуется преобладанием конструкций с вращательным
движением явно полюсного якоря. Вращающий момент на валу таких двигателей
обычно был резко пульсирующим. Наиболее характерные и существенно важные работы
по конструированию электродвигателей этого рода принадлежат русскому физику и
академику Б.С. Якоби, который в 1934 году разработал один из самых
совершенных и первых электродвигателей, которые работали от батареи постоянного
тока, в котором был реализован принцип непосредственного вращения подвижной
части двигателя. Изучая конструкции электродвигателей своих предшественников, в
которых было осуществлено возвратно-поступательное или качательное движение
якоря, Якоби отозвался об одном из них, что «такой прибор будет не больше, чем
забавной игрушкой для обогащения физических кабинетов», и что «его нельзя будет
применять в большом масштабе с какой-нибудь экономической выгодой» — поэтому он
направил свое внимание на построение более мощного электродвигателя с
вращательным движением якоря.

Двигатель Якоби состоял из двух групп электромагнитов.
Попеременное изменение полярностей подвижных электромагнитов происходило путем
специального коммутатора. Двигатель оснащен был двумя группами электромагнитов
П-образной формы, одна из них располагалась на стационарной раме. Наконечники
полюсов устроены были асимметрично, то есть, удлинены в одну сторону. Вал у
двигателя состоял из двух параллельных дисков из латуни, которые соединялись
четырьмя электромагнитами, расположенными на одинаковом расстоянии друг от
друга. Во время вращения вала против полюсов неподвижных электромагнитов
проходили электромагниты подвижные. Принцип этого устройства используется в
некоторых современных электродвигателях. Мощность двигателя составляла всего 15
Вт, при частоте вращения ротора 80-120 об/мин. В то время двигатель Якоби
являлся важнейшим техническим достижением (рис. 4).

Рисунок 4 — Общий вид электродвигателя Якоби

В ноябре 1834 он представил Парижской академии наук сообщение
об этом устройстве. Сообщение было прочитано на заседании Парижской академии в
декабре 1834 г. и немедленно после этого опубликовано. Таким образом, известие
об изобретении Б.С. Якоби очень скоро распространилось по всем странам. Однако,
первый электродвигатель был далеко не совершенным и, конечно же, очень слабым.
Так считал и сам академик, поэтому все средства выделенные комиссии были
потрачены на усовершенствование электрической схемы.

Этот этап истории появления электродвигателей связан с еще
одним известным ученым того времени — Т. Девенпортом, в 1837 году
разработавшему собственную, альтернативную конструкцию двигателя. Его работа
основывалась на непосредственном вращении якоря, в котором происходило
взаимодействие подвижных электромагнитов с неподвижными постоянными магнитами.
Двигатель Девенпорта имел четыре магнита, расположенных крестообразно и
укрепленных на диске из дерева, который был связан с вертикальным шестом.
Четыре магнита располагались в кольце из двух постоянных магнитов, выполненных
в форме полуокружностей — таким образом кольцо имело два полюса: N и S.

Отдельно от конструкции с магнитами, на подставке, располагались
медные пластины, разделенные посередине изоляцией. Обмотка электромагнитов была
соединена последовательно, а ее концы имели пружинящие контакты.
Электродвигатель приводился в движение за счет взаимодействия постоянных
магнитов и электромагнитов, причем электромагниты изменяли свою полярность в
соответствующие моменты, под воздействием энергии с коммутатора. В этой
конструкции были некоторые прогрессивные идеи, на которые по-видимому, обратили
внимание конструкторы электродвигателей, в том числе и Б.С. Якоби.

В 1838 г. он установил усовершенствованный электродвигатель
(0,5 кВт) на гребной бот, который был испытан на Неве для приведения в движение
лодки с пассажирами, скорость которого достигала 4,5 км/ч., т.е. получил первое
практическое применение. Сенсационная новость о первом практическом
применении электродвигателя разлетелась по всему миру.

Испытания электродвигателей Якоби, установленного на боте
обнаружили, что при питании электродвигателей током от гальванических батарей
механическая энергия получается чрезмерно дорогой; вследствие этого была
признана крайняя неэкономичность электродвигателей — на данном этапе развития
электротехники. Необходимо отметить и то, что основным недостатком
гальванических батарей является их малая энергоёмкость (т.е. малая мощность на
единицу веса), вынуждавшая использовать очень большое число батарей, что для
многих транспортных установок является неприемлемым. Так, например, на боте
Якоби вначале было установлено 320 гальванических элементов.

Таким образом, испытания различных конструкций
электродвигателей привели Б.С. Якоби и других исследователей к следующим
выводам:

применение электродвигателей находится в прямой зависимости
от удешевления электрической энергии, т.е. от создания генератора, более
экономичного, чем гальванические элементы;

электродвигатели должны иметь по возможности малые габариты и
по возможности большую мощность и больший коэффициент полезного действия.

Рисунок 5 — Общий вид электродвигателя Фромана

Все рассмотренные выше электродвигатели действовали на
принципе взаимных притяжений и отталкиваний магнитов или электромагнитов. Они
были снабжены якорями простейшей формы в виде стержня с обмоткой; такие
стержневые якори являются явно полюсными. Этим электродвигателям были
свойственны существенные недостатки. Наиболее серьезными из них являлись
большие габариты машины при сравнительно малой мощности, большое магнитное
рассеяние и низкий к. п. д. Кроме того, вращающий момент на валу таких электродвигателей
отличался непостоянством и в связи с попеременными притяжениями и
отталкиваниями стержневых якорей действие таких электродвигателей было в
большей или меньшей степени толчкообразным. При столь резких и частых
изменениях вращающего момента на валу двигателя применение последнего в системе
электропривода представлялось малоперспективным.

-е годы XIX в. принято считать третьим этапом в истории
развития электродвигателей. Этот период характеризовался разработкой двигателей
с кольцевым неявнополюсным якорем и вращающим моментом с высокой постоянностью.

Одними из «пионеров» этого направления был профессор физики
Болонского и Пизанского университетов Антонио Пачинотти. Его двигатель
состоял из якоря кольцеобразной формы, вращающегося в магнитном поле
электромагнитов. Подвод тока осуществлялся роликами. Обмотка электромагнитов
включалась последовательно с обмоткой якоря (т.е. электромашина имела
последовательное возбуждение). Габариты двигателя были невелики, он имел
практически постоянный вращающий момент. В двигателе Пачинотти явно полюсный
якорь был заменен неявнополюсным. В 1863 г. Пачинотти опубликовал сведения о
конструкции своего электродвигателя (рис. 6), но на эту публикацию не было
обращено достаточно внимания, и изобретение было на время забыто. Но несмотря
на большой интерес с принципиальной точки зрения, оно не получило
распространения, так как по-прежнему не было еще экономичного генератора
электрической энергии.

Рисунок 6 — Модель электродвигателя Пачинотти

Идея кольцевого якоря была возрождена примерно через 10 лёт. З.Т.
Граммом, который построил машину с кольцевым. Барабанный якорь, в котором
рабочим является проводник, составляющий виток, был изобретен лишь в 1872 г. В.
Сименсом. Еще через 10 лет в железе якоря появились пазы для обмотки (1882
г.). Барабанный якорь машины постоянного тока стал таким, каким мы его можем
видеть в настоящее время.

Итак, данный этап развития электродвигателей характеризуется
открытием и промышленным использованием принципа самовозбуждения, в связи с чем
был окончательно осознан и сформулирован принцип обратимости электрической
машины. Питание электродвигателей стало производиться от более дешевого
источника электрической энергии — электромагнитного генератора постоянного тока.

В 1886 г. электродвигатель постоянного тока приобрел основные
черты современной конструкции. В дальнейшем он все более и более
совершенствовался.

В 1888 году изобретатель из Югославии Тесла и
итальянский физик Феррарис открыли такое явление, как вращающее
электромагнитное поле. Их изобретение вызвало огромный интерес во всём мире, и
было ознаменовано началом новой эпохи. В этом же году Тесла первым создал
электродвигатель совершенно нового образца, и этим открыл в технике новую эру.
Уже в июне 1888 года фирма «Вестингауз Электрик Компании» купила у него за
миллион долларов все патенты на двухфазную систему и предложила организовать на
своих заводах выпуск асинхронных двигателей. Эти двигатели поступили в продажу
в следующем году. Они были гораздо лучше и надежнее всех существовавших до
этого моделей, но не получили широкого распространения, так как оказались
весьма неудачно сконструированы. Обмотка статора в них выполнялась в виде
катушек, насаженных на выступающие полюса. Неудачной была и конструкция ротора
в виде барабана с двумя взаимно перпендикулярными, замкнутыми на себя
катушками. Все это заметно снижало качество двигателя как в момент пуска, так и
в рабочем режиме.

Вскоре индукционный двигатель Теслы был значительно
переработан и усовершенствован русским электротехником Доливо-Добровольским.

Первым важным новшеством, которое внес Доливо-Добровольский в
асинхронный двигатель, было создание ротора с обмоткой «в виде беличьей
клетки». Во всех ранних моделях асинхронных двигателей роторы были очень неудачными,
и поэтому КПД этих моторов был ниже, чем у других типов электрических
двигателей. Так, Феррарис, о котором упоминалось выше, создал асинхронный
двухфазный двигатель с КПД порядка 50% и считал это пределом. Очень большое
значение играл здесь материал, из которого изготавливался ротор, поскольку тот
должен был удовлетворять сразу двум условиям: иметь малое электрическое
сопротивление (чтобы индуцируемые токи могли свободно протекать через его
поверхность) и иметь хорошую магнитную проницаемость (чтобы энергия магнитного
поля не растрачивалась понапрасну). С точки зрения уменьшения электрического
сопротивления лучшим конструктивным решением мог бы стать ротор в виде медного
цилиндра. Но медь плохой проводник для магнитного потока статора и, КПД такого
двигателя был очень низким. Если медный цилиндр заменяли стальным, то магнитный
поток резко возрастал, но поскольку электрическая проводимость стали меньше,
чем меди, КПД опять был невысоким. Доливо-Добровольский нашел выход из этого
противоречия: он выполнил ротор в виде стального цилиндра (что уменьшало его
магнитное сопротивление). На лобовых частях ротора эти стержни электрически
соединялись друг с другом (замыкались сами на себя). Решение
Доливо-Добровольского оказалось наилучшим. После того как он получил в 1889
году патент на свой ротор, его устройство принципиально не менялось вплоть до
настоящего времени.

Вслед за тем Доливо-Добровольский стал думать над
конструкцией статора — неподвижной части двигателя. Конструкция Теслы казалась
ему нерациональной. Поскольку КПД электрического двигателя напрямую зависит от
того, насколько полно магнитное поле статора используется ротором, то,
следовательно, чем больше магнитных линий статора замыкаются на воздух (то есть
не проходят через поверхность ротора), тем больше магнитных линий статора
замыкаются на воздух (то есть не проходят через поверхность ротора), тем больше
потери электрической энергии и тем меньше КПД. Чтобы этого не происходило,
зазор между ротором и статором должен быть как можно меньше. Двигатель Теслы с
этой точки зрения был далек от совершенства — выступающие полюса катушек на
статоре создавали слишком большой зазор между статором и ротором. Кроме того, в
двухфазном двигателе не получалось равномерное движение ротора. Исходя из
этого, Доливо-Добровольский видел перед собой две задачи: повысить КПД
двигателя и добиться большей равномерности его работы.

Первая задача была несложной — достаточно было убрать
выступающие полюса электромагнитов и равномерно распределить их обмотки по всей
окружности статора, чтобы КПД двигателя сразу увеличилось. Но как разрешить
вторую проблему? Неравномерность вращения можно было заметно уменьшить, лишь
увеличив число фаз с двух до трех. Но был ли этот путь рациональным? Получить
трехфазный ток, как уже говорилось, не представляло большого труда. Построить
трехфазный двигатель тоже было нетрудно — для этого достаточно разместить на
статоре три катушки вместо двух и каждую из них соединить двумя проводами с
соответствующей катушкой генератора. Этот двигатель должен был по всем
параметрам быть лучше двухфазного двигателя Теслы, кроме одного момента — он
требовал для своего питания шести проводов вместо четырех. Таким образом,
система становилась чрезмерно громоздкой и дорогой. Но, может быть,
существовала возможность подключить двигатель к генератору как-нибудь по
другому?

Доливо-Добровольский проводил бессонные ночи над схемами
многофазных цепей, набрасывал все новые и новые варианты. И, наконец, решение,
неожиданное и гениальное по своей простоте, было найдено. Действительно, если
сделать ответвления от трех точек кольцевого якоря генератора так, как это
показано на рисунке, и соединить их с тремя кольцами, по которым скользят
щетки, но при вращении якоря между полюсами на каждой щетке будет
индуцироваться один и тот же по величине ток, но со сдвигом во времени, которое
необходимо для того, чтобы виток переместился по дуге, соответствующей углу 120
градусов. Иначе говоря, токи в цепи будут сдвинуты относительно друг друга по
фазе также на 120 градусов. Но этой системе трехфазного тока оказалась присуще
еще одно чрезвычайно любопытное свойство, какого не имела ни одна другая
система многофазных токов — в любой произвольно взятый момент времени сумма
токов, текущих в одну сторону, равна здесь величине третьего тока, который течет
в противоположную сторону, а сумма всех трех токов в любой момент времени равна
нулю. Следовательно, предоставляется возможность пользоваться каждым из трех
проводов в качестве отводящего проводника для двух других, соединенных
параллельно, и вместо шести проводов обойтись всего тремя!

Свой первый трехфазный асинхронный двигатель
Доливо-Добровольский построил зимой 1889 года. В качестве статора в нем был
использован кольцевой якорь машины постоянного тока с 24-мя полузакрытыми
пазами. Учитывая ошибки Теслы, Доливо-Добровольский рассредоточил обмотки в
пазах по всей окружности статора, что делало более благоприятным распределение
магнитного поля. Ротор был цилиндрическим с обмотками «в виде беличьей клетки».
Воздушный зазор между ротором и статором составлял всего 1 мм, что по тем
временам было смелым решением, так как обычно зазор делали больше. Стержни
«беличьей клетки» не имели никакой изоляции.

В качестве источника трехфазного тока был использован
стандартный генератор постоянного тока, перестроенный в трехфазный генератор.
Впечатление, произведенное первым запуском двигателя на руководство АЭГ, было
огромным.

Для многих стало очевидно, что долгий тернистый путь создания
промышленного электродвигателя наконец пройден до конца. По своим техническим
показателям двигатели Доливо-Добровольского превосходили все существовавшие
тогда электромоторы — обладая очень высоким КПД, они безотказно работали в
любых режимах, были надежны и просты в обращении. Поэтому они сразу получили
широкое распространение по всему миру.

Заключение

электрический индукция машина электромагнитный

Электрическая машина прошла длинный и сложный путь, прошел не
один десяток лет, прежде чем их внедрили в производство повсеместно.
Возможность преобразования электрической энергии в механическую впервые была
установлена М. Фарадеем. В 1821 опыт Фарадея показал принципиальную возможность
построения электрического двигателя. В то же время над конструированием
электродвигателей работал и Джозеф Генри. В следующие годы (1833-1834) Э.X.
Ленц дал глубокий анализ явлению электромагнитной индукции. Второй этап
развития электродвигателей (1834-1860 гг.) — один из первых совершенных
электродвигателей, работавших от батареи постоянного тока, создал в 1834 году
русский электротехник Якоби. До этого изобретения электрические двигатели имели
механическую схему по типу паровой машины с возвратно-поступательным движением.
Третий этап в развитии электродвигателей (1860-1887 гг.) связан с разработкой
конструкций с кольцевым неявнополюсным якорем и практически постоянным
вращающим моментом. На этом этапе нужно отметить электродвигатель итальянца А.
Пачинотти (1860 г.).В двигателе Пачинотти явно полюсный якорь был заменен
неявнополюсным. В семидесятых годах была открыта возможность электромагнитного
возбуждения и самовозбуждения машин, в связи, с чем был окончательно осознан и
сформулирован принцип обратимости электрической машины. Следующей ступенью
явилось изобретение кольцевого, а затем барабанного якоря, что позволило
осуществить промышленные модели. Питание электродвигателей стало производиться
от электромагнитного генератора постоянного тока. В 1886 г. электродвигатель
постоянного тока приобрел основные черты современной конструкции. В дальнейшем
он все более и более совершенствовался. В 1888 году Тесла и Феррарис открыли
такое явление, как вращающее электромагнитное поле. В этом же году Тесла первым
создал электродвигатель совершенно нового образца, и этим открыл в технике
новую эру. Вскоре двигатель Теслы был значительно переработан и
усовершенствован русским Доливо-Добровольским.

Сегодня электродвигатели используются повсеместно. Их можно
найти в автомобилях и многих бытовых электроприборах. Хотя многие люди даже не
представляют, как работают электродвигатели, их изобретение оказалось
исключительно полезным.

Список литературы

1. Белкинд
Л.Д. Первые конструкции электродвигателей постоянного тока. История
энергетической техники/ Л.Д. Белкинди др. — М: Госэнергоиздат, 1960. — 664 с.

2.      Дятчин
Н.И. История развития техники: Учебное пособие/ Н.И. Дятчин. — Ростов н/Д.:
Феникс, 2001. — 320 с.

.        Кулик
Ю.А. Электрические машины / Ю.А. Кулик. — М.: Высшая школа, 1971. — 456 с.

.        Рыжков
К.В. 100 великих изобретений/ К.В. Рыжков. — М.: Вече, 1999. — 528 с.

.        Харламова
Т.Е. История науки и техники / Т.Е. Харламова. — Учебное пособие. — СПб.: СЗТУ,
2006. — 126 с.

.        Шухардин
С.В. Техника в ее историческом развитии / С.В. Шухардин, Н.К. Ламан, А.С.
Федоров. — М.: Наука, 1979. — 416 с.

537

В наши дни электродвигатели применяются на любом производстве. Ни один завод не может обойтись без них. Работа многих бытовых приборов возможна только благодаря электродвигателям. Электродвигатели широко применяются во многих сферах хозяйственно-экономической деятельности человека.

Наиболее широко применяются трёхфазные электродвигатели. Они используются практически во всех сферах народного хозяйства. Сейчас также распространены системы универсальных приводов.

Так как электродвигатели являются основой современных бытовых приборов, а также, без них не обойтись в любой сфере современного производства, главные требования предъявляемые к ним- качество и надёжность. Поэтому, так важно приобретать электродвигатели у надёжного поставщика.

Электродвигатели разделяют на две группы: постоянного и переменного тока. Они бывают синхронные и асинхронные. Широкое использование синхронных электродвигателей происходит в таких установках, как: воздуховоды, гидравлические насосы. Асинхронные электродвигатели получили применение в бытовой технике и в производстве. К примеру, это грузовые лебёдки, крановые установки.

Электродвигатели, которые получили самое широкое распространение — это трёхфазные. Без них не могут обойтись ни в одной отрасли народного хозяйства. Среди областей их применения – телемеханика, автоматика. И вообще, работа бытовой техники невозможна без исправного электромотора.

В наше время спрос на электродвигатели постоянно растёт. Существуют и немало заводов-изготовителей, которые их производят. Но как важно, чтобы электродвигатели были надёжными в работе. Не трудно представить, что бывает, если оборудование ненадлежащего качества. Остановка производства всегда влечёт за собой простои и крупные финансовые потери.

Электродвигатели, приобретённые у надежного производителя, обеспечивают бесперебойную работу на производстве, способствуя эффективности всех производственных процессов. Качество и надёжность продукции- залог успешной работы любого предприятия.

Электродвигатели временного тока получили своё широкое распространение в промышленности, на транспорте, в авиации, в автоматических системах управления. А так же во многих областях народного хозяйства, где невозможно обойтись без их использования. Поэтому, так важны их надёжность и качество.

У вас нет времени на реферат или вам не удаётся написать реферат? Напишите мне в whatsapp — согласуем сроки и я вам помогу!

В статье «Как научиться правильно писать реферат», я написала о правилах и советах написания лучших рефератов, прочитайте пожалуйста.

Собрала для вас похожие темы рефератов, посмотрите, почитайте:

1. Реферат на тему: Отмена крепостного права
2. Реферат на тему: Прыжки на скакалке
3. Реферат на тему: Образование
4. Реферат на тему: Коррозия металлов

Введение

Электродвигатели переменного тока — это электрические машины, которые преобразуют электрическую энергию в механическую. Они также являются наиболее совершенным и распространенным типом привода для машин и механизмов, которые преобразуют электрическую энергию в механическую.

Электродвигатели основаны на
процессе электромагнитной индукции, который происходит при движении
токопроводящей среды в магнитном поле.

В качестве токопроводящей
среды обычно используется обмотка, состоящая из достаточно большого количества
проводников, которые соответствующим образом соединены друг с другом. Магнитное
поле в двигателе генерируется либо постоянными магнитами, либо обмотками
возбуждения, которые протекают токами. Электродвигатели являются реверсивными,
т.е. в генераторном режиме они могут преобразовывать электрическую энергию в
механическую и наоборот.

Электродвигатели состоят из
защитного корпуса, содержащего неподвижный полый цилиндрический статор,
состоящий из отдельных изолированных пластин из электрической (магнитной)
стали. Обмотки для возбуждения, изготовленные из медной проволоки, расположены
в пазах на внутренней стороне статора. Внутри статора находится подвижный
ротор, вращающийся на валу, который также состоит из стальных пластин, которые
также изолированы друг от друга термостойким лаком. Медные обмотки расположены
в пазах ротора. Обмотка статора подключена к источнику переменного тока.

Асинхронные двигатели делятся
на синхронные и асинхронные в зависимости от соотношения скорости и частоты.

Асинхронные двигатели имеют
номинальный режим работы, соответствующий непрерывному, короткому,
повторяющемуся короткому или прерывистому режиму работы. Электродвигатели также
имеют номиналы.

При изготовлении и подборе
электродвигателей большое значение имеют условия эксплуатации и климатические условия,
в зависимости от типа используемых электродвигателей, которые имеют
конструктивные особенности, делающие их пригодными для эксплуатации в различных
условиях.

При выборе электродвигателя
необходимо учитывать его КПД и потери электроэнергии в проводниках, питающих
двигатель.

Двигатели переменного тока
необходимы для удовлетворения требований промышленного производства. Они
используются в большинстве электрических приводов. Синхронные электродвигатели
используются, например, в качестве двигателей в крупных установках, таких как
поршневые компрессоры, воздушные каналы, гидравлические насосы и т.д.

Асинхронные двигатели
используются также в промышленности, например, для привода универсальных
крановых систем, а также различных грузовых лебедок и другого оборудования,
необходимого в производстве.

Все эти вопросы требуют
дальнейшего осмысления и изучения.

Поэтому цель диссертации
должна быть сформулирована.

Тема диссертации —
асинхронные электродвигатели переменного тока.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

• Анализ основной информации об асинхронных электродвигателях переменного тока и их назначении;
• изучение ключевых показателей;
• описание того, как это работает;
• Спецификация ценовой характеристики.

Цель и задачи диссертации определили выбор ее структуры. Статья состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, использованной при написании статьи.

Наконец, подытоживаются
важнейшие результаты дипломной работы.

Основная информация, сфера применения

Электродвигатели переменного
тока делятся на синхронные и асинхронные.

Синхронные электродвигатели — это двигатели, частота вращения которых постоянна по отношению к частоте сети; у асинхронных двигателей соотношение не является постоянным. Частота вращения асинхронных двигателей изменяется в зависимости от нагрузки.

Асинхронные двигатели могут
иметь преобразовательное устройство в виде коллектора (коллекторные машины) или
быть без коллектора (без коллектора).

Функционирование
электродвигателей определяется основными энергетическими процессами,
происходящими в них (двигатель, генератор, тормоз и преобразователь), и
функционирование должно быть количественно определено. Количественный режим
работы характеризуется целым рядом электрических и механических переменных:
токов, напряжения, мощности, скорости и других. Электродвигатель предназначен
для работы при определенных внешних условиях с определенными значениями
параметров (токи, напряжение, мощность и т.д.), работая в течение определенного
и достаточно длительного времени.

Указанные значения различных
значений, определяющих режим работы двигателя, называются номинальными
значениями, а режим — номинальным.

Основные номинальные значения
указаны на специальной панели электродвигателя.

Если двигатель работает в режиме,
аналогичном номинальному, со значением, отличным от номинального режима, но не
приводящим к снижению надежности двигателя, то это нормальная работа, в
противном случае это ненормальная работа.

Все допустимые нормальные и
нестандартные режимы работы четко определены в ГОСТе, технических условиях и
инструкции по эксплуатации.

Среди электродвигателей
переменного тока наиболее распространены асинхронные электродвигатели с
трехфазной симметричной обмоткой на статоре, которые питаются от сети
переменного тока, и с трехфазной или многофазной обмоткой на роторе.
Асинхронные двигатели используются в основном в качестве двигателей, в то время
как синхронные двигатели используются в основном в качестве генераторов, так
как электрический двигатель может работать как в моторном, так и в генераторном
режиме.

Асинхронные двигатели с малой
мощностью часто являются однофазными, поэтому их можно использовать в
устройствах, питающихся по двухпроводной сети. Эти двигатели широко
используются в бытовой технике. В промышленности широко используются трехфазные
электродвигатели, которые работают по промышленной трехпроводной сети.

В большинстве асинхронных
двигателей используется ротор с короткозамкнутым ротором. Короткозамкнутый
ротор наматывается в виде цилиндрического сепаратора из медных или алюминиевых
шин, который вставляется в сердечник ротора без изоляции.

Асинхронные электродвигатели
производятся отечественной промышленностью как единая серия, охватывающая все
необходимые мощности и скорости. В основном двигатели для электроснабжения
производятся от сети с частотой 50 Гц. Двигатели общего назначения имеют
прочную шкалу производительности на всех скоростях.

Буквенные обозначения всех
серий асинхронных двигателей содержат букву A (асинхронный), а следующие буквы
означают конструкцию двигателя.

С 1978 года асинхронные
двигатели мощностью от 0,06 до 400 кВт при 500-3000 об/мин выпускаются в
основном в виде серии 4А, которая пришла на смену серии А2 в этом диапазоне
мощностей. Двигатели 4А полностью соответствуют рекомендациям МЭК
(Международной электротехнической комиссии) по габаритам и установочным и
присоединительным размерам, что обеспечивает взаимозаменяемость отечественных
электродвигателей с электродвигателями иностранного производства.

Асинхронные электродвигатели
с короткозамкнутым ротором в основном производятся для общепромышленного
использования в умеренных климатических условиях.

Номинальные значения
климатических факторов определяются по действующим ГОСТам, но высота над
уровнем моря не должна превышать 1000 м, запыленность воздушной среды не должна
превышаться: 2 мг на кубометр для двигателей в защищенном исполнении и 10 мг на
кубометр для двигателей в закрытом обдувочном исполнении (среда не является
взрывоопасной и не содержит агрессивных газов и паров, разрушающих металлы и
изоляцию и токопроводящие элементы).

Номинальные данные двигателя
относятся к непрерывной работе при подключении к сети с частотой 50 Гц.

С целью защиты окружающей
среды двигатели выпускаются в двух версиях: защищенные (1П23) и закрытые (1П44).

Двигатели имеют стандартную
шкалу мощности, которая применяется при всех скоростях: 0,06; 0,09; 0,12; 0,18;
0,25; 0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3,0; 4,0; 5,5; 7,5; 11,0; 15,0; 18,5;
22; 30; 37; 45; 55; 75; 90; 110; 132; 160; 200; 250; 315; 400 кВт.

Шкала высоты осей вращения
(над опорной плитой) соответствует рекомендациям МЭК: 50; 56; 63; 71; 80; 90;
100; 112; 132; 160; 180; 200; 225; 250; 280; 315; 355 мм.

При маркировке двигателей
заводской номер серии обозначается номером, за которым следует номер двигателя,
например A (асинхронный); затем указывается вариант исполнения двигателя
(например): H — защищенное исполнение); затем указать материал, из которого
изготовлена рама и панели двигателя (A — рама и панели из алюминия, X — рама из
алюминия и чугунных панелей); затем 50-355 — высота оси вращения; S,L,M —
крепежные размеры по длине рамы; A,B — указана длина магнитного сердечника (A —
первая длина, вторая длина — B).

Также указывается количество
полюсов мотора: 2, 4, 6, 8, 10, 12; климатическое исполнение, учитывающее
возможность перегрева мотора во время эксплуатации и повреждение его изоляции
(U — умеренный климат, C — северный, T — тропический), тогда категория
размещения обозначается номером согласно стандарту (например — 3).

Например: 4AA56A2U3 —
электродвигатель серии 4, асинхронный, закрытого исполнения, рамы и панели из
алюминия, с высотой 56 мм от оси вращения, магнитный провод первой длины,
биполярный, для районов с умеренным климатом, 3 категории размещения.

Двигатели мощностью 0,12 …
0,37 кВт работают на напряжении 220 … 380 V, 0,55 … 110 кВт — на напряжение
220 … 380 и 380… 680 В, мощность 132 … 400 кВт при напряжении 380 … 680
V.

В дополнение к базовой
версии, серия имеет ряд электрических модификаций и несколько специальных версий:
химически стойкие, влагостойкие при 60 Гц и другие. Типоразмеры всех
модифицированных и специализированных версий соответствуют типоразмерам
соответствующих двигателей базового исполнения. Сегмент серии имеет сплошную
шкалу мощности: 200; 250; 320; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250 кВт.

Для каждого из размеров
существует 2-3 варианта исполнения двигателей в зависимости от длины магнитного
провода.

В соответствии с методом
защиты от воздействия окружающей среды, двигатели имеют два варианта:
брызгозащита (обеспечивает защиту от падения под углом 60 градусов к вертикали
(двигатели имеют обозначение А2); двигатели в закрытом корпусе — обеспечивают
защиту от твердых тел диаметром не менее 1 мм и брызг воды в любом направлении
(двигатели имеют обозначение АО2).

Синхронные двигатели — это электрические машины с двумя обмотками, одна обмотка которых подключена к сети с постоянной скоростью, а две обмотки возбуждаются постоянным током, при этом частота вращения ротора не зависит от нагрузки.

Используются в качестве
двигателей в крупных установках (привод поршневого компрессора, воздушный
трубопровод и т.д.), в основном используются в качестве генераторов.

Номинальные значения для
синхронных двигателей: механическая мощность на валу двигателя кВт; коэффициент
мощности; КПД; фазовая диаграмма обмотки статора; напряжение сети статора V;
частота вращения статора (об/мин); частота тока статора Гц; ток сети статора А;
напряжение возбуждения и ток обмотки.

Каждый двигатель отмечен. На
корпусе каждого двигателя, на табличке которого указаны: торговая марка
предприятия — изготовителя; тип двигателя с указанием климатических
характеристик и категории; серийный номер двигателя; номинальный режим работы;
номинальная мощность, кВт; давление, В; электрическая мощность, А; частота
вращения, об/мин; система возбуждения; напряжение параллельной обмотки, В;
масса; год выпуска; норматив.

Для двигателей во
взрывозащищенном исполнении символ взрывозащиты (EPG) должен быть размещен на
видном месте, а маркировка заземления — рядом с клеммами заземления.

Двигатели переменного тока
нашли самое широкое применение в промышленности, они используются для привода
высокоскоростных механизмов, для привода насосов, вентиляторов, прокатных
станов и др. Электродвигатели используются во многих отраслях промышленности.

Ключевые показатели

При выборе электродвигателя
переменного тока такие функции, как

Их эффективность,
определяемая как отношение полезной мощности, которую они используют, к общей
мощности, подаваемой на данный прибор.

Коэффициент мощности линии
электропередачи, называемый коэффициентом мощности или значением
«косинусного фи». Этот коэффициент равен отношению активной мощности
электрической цепи к общей подаваемой в нее мощности. Величина косинусного
заряда зависит от устройства и принципа действия электрооборудования,
электрических сетей и систем. Чем выше значение косинуса, тем ближе оно к 1,
тем эффективнее и экономичнее расходуется электричество. Это значение не должно
быть ниже 0,9.

При оценке электродвигателей
используются также их рабочие характеристики, т.е. зависимость параметров
двигателя от мощности вала. Так и есть: Скорость, крутящий момент,
характеристика коэффициента мощности, КПД.

Также существуют следующие особенности, которые характеризуют этот тип продукции.

Номинальный режим работы — это режим работы, на который рассчитан двигатель.

Номинальные параметры
электрической машины, характеризующие номинальный режим работы машины,
относятся к работе машины на высоте до 1000 м над уровнем моря и при температуре
газообразной охлаждающей среды до +40 градусов Цельсия и охлаждающей воды до
+30 градусов.

Номинальные режимы работы
электрических машин, включающие длинный, короткий, повторный и прерывистый
режимы.

Номинальная мощность —
эффективная механическая мощность на валу, выраженная в Вт, кВт, МВт, указана
на заводской табличке двигателя.

Номинальное напряжение — соответствует номинальному режиму работы электродвигателя.

Номинальное напряжение
возбуждения двигателя.

Номинальный ток электродвигателя — это ток, соответствующий номинальному режиму работы.

Номинальный ток возбуждения двигателя — это ток возбуждения, соответствующий номинальному режиму работы.

Номинальная скорость
электрической машины.

Изменение номинальной
скорости электродвигателя.

К параметрам, необходимым для
характеристики электродвигателей, относятся также: рабочая температура
отдельных частей двигателя, коэффициент инерции, начальный пусковой ток,
начальный пусковой момент, минимальный крутящий момент, максимальный крутящий
момент, максимально допустимое превышение температуры частей двигателя, высота
оси вращения электродвигателя.

Технико-экономические
показатели — размер, вес и стоимость электродвигателя — зависят от его основных
размеров — внутреннего диаметра сердечника арматуры и его длины. Основные
размеры, в свою очередь, зависят от мощности двигателя, частоты вращения и
основных электромагнитных нагрузок в номинальном режиме работы — эжекции в
воздушном зазоре и линейной нагрузки.

Весь набор параметров
позволяет охарактеризовать данный вид продукции.

Ценовая спецификация

До 1996 года цены на
электродвигатели росли огромными темпами, так что в 1995 году динамика цен
составляла 280%, а с 1996 года рост цен значительно замедлился и составил 130%.
Рост цен до 1996 года был в основном обусловлен инфляцией в России, а после того,
как экономическая ситуация более или менее стабилизировалась, рост цен
замедлился. Позже рост цен замедлился. В январе-марте 1997 г. темпы роста цен
на продукцию машиностроения значительно замедлились. За три месяца этого года
заводы, выпускающие продукцию машиностроения, увеличили цены в среднем на 3
процента. За соответствующий период прошлого года машиностроительная
промышленность увеличила цены на свою продукцию на 11,3%. В целом, динамика цен
в 1997 году составила 107,4%. В 1998 году тенденция к снижению цен
продолжилась. Так, в первом квартале динамика цен составила 101,3%, во втором —
99,2%, однако в третьем квартале цены вновь начали расти, в основном из-за
экономического кризиса, падения курса рубля и роста инфляции. В октябре 1998
года динамика цен составила 105,9%. Цены продолжали расти, что также было
вызвано августовским кризисом.

В принципе, электродвигатели
изготавливаются на заказ, и окончательная цена определяется при заключении
договора. Более того, цена зависит от различных версий мотора (тропического,
морского и т.д.), поэтому цена увеличивается. Экспортная версия также повышает
цену двигателя.

Заключение

До 1997 года наблюдался спад
производства автомобилей из-за нестабильности российской экономики. Многие
компании собирались закрыться. На сокращение российского производства
электродвигателей также сильно повлияла импортная продукция, особенно дешевые
электродвигатели из Украины, а также из других стран, поскольку для серьезных
инвестиционных проектов предприниматели отдавали предпочтение импортной
продукции, считая, что она более высокого качества. В результате отечественному
производству в России уделялось мало внимания, и оно сократилось. Но с 1996
года падение производства замедлилось, а с 1997 года произошло увеличение
производства, которое в 1997 году составило 13,9%. Это связано со стабилизацией
российской экономики и тем, что предприятия модернизировали, установили
современное оборудование и смогли выпускать продукцию, не уступающую импортным
аналогам.

В настоящее время российские
производители имеют прекрасную возможность занять рынок электродвигателей, так
как резкая девальвация рубля по отношению к другим валютам значительно
сократила объем импорта, а отечественные потребители предпочитают покупать
более дешевую отечественную продукцию.

Асинхронные электродвигатели
переменного тока имеют большое значение для промышленности, они нетребовательны
к использованию, надежны, имеют более длительный срок службы, просты в
установке и дешевле, чем двигатели постоянного тока. Недостатки электродвигателей
устраняются различными модификациями, такими как двухклеточный ротор и глубокая
щель на одном роторе и другие.

На мой взгляд, в настоящее
время нет полной замены двигателей переменного тока.

Список литературы

1. Атабеков В.Б. Ремонт трансформаторов, электрических машин и оборудования. — М.: Средняя школа, 1988.
2. Брускин Д.Е. и др. Электрические машины. — М.: Высшая школа, 1983
3. Инструкция по приему качества производственно-технической продукции и товаров народного потребления № П-7 от 25 апреля 1965 г.
4. Николаева М.А. Сертификация товаров народного потребления. — М.: Экономика, 1997
5. Общероссийский классификатор видов экономической деятельности, продукции и услуг. Том 1,2 — Москва: Приоритетное издательство, 1999.
6. Основные виды промышленного оборудования, электрооборудования и приборов / Под ред. — М.: Высшая школа, 1986.
7. Савичев О.П., Козачев Л.А. Оборудование промышленное: Учебник. — Л.: Издательство ЛФЭИ, 1986.
8. Знание продукции промышленного оборудования: учебное пособие. Часть 2. Учебное руководство.
9. Электрооборудование и приборы. — СПб : Издательство СПбГУЭФ, 1993 г.
10. Экспертиза в области розничной торговли/под ред. проф. Ю.Н. Голубева: Учебник. — Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет экономики и финансов, 1997 г. — 235с.
11. Руководство по электротехнике: в 3 т. Т.2. электротехнические устройства / под общим редактированием МЭИ В.Г. Герасимов, П.Г. Грудинский, Л.А. Жуков и др. — 6-е изд. С. и доп. — М.: Энергоиздат, 197 8.