Генератор из электродвигателя: Как превратить электродвигатель в генератор

Как превратить электродвигатель в генератор


Вопрос о необходимости иметь дома собственный генератор возникает у многих, так как вещь довольно практичная, а в некоторых случаях крайне необходима. Второй вопрос – как его сделать самому? Наиболее верный метод в данном решении – это сделать генератор из электродвигателя. На помощь приходят такие свойства электротехнических агрегатов как обратимость, позволяющая из одного преобразовать в другое. Для этих целей подходят отлично асинхронные электродвигатели переменных значений тока. В этом случае, главный атрибут генератора, такой как магнитное поле, будет обеспечиваться при вращении якоря.


Чтобы конструктивно подойти к преображению в генератор электродвигателя, рассмотрим основные конструктивные узлы последнего:

  • стартер и его обмотка;
  • крышки с подшипниками: передняя и задняя;
  • выполненный с короткозамкнутыми витками ротор;
  • контактные выходы для присоединения к сети питания.


Первоначально простая конструкция, отличающаяся надёжностью составляющих из-за их немногочисленности в конструкции, на самом деле имеет множество нюансов, основанных как на строении приводных частей, так и на участвующих в создании электромагнитной энергии с преобразованием её в механическую.  В общем смысле, суть работы электродвигателя имеет вид:

  1. Вокруг статорной обмотки появляется достаточно мощное электромагнитное поле. Назвать это условием для генерирования пока нельзя, так как в статическом поле отсутствует процесс движения.
  2. Благодаря имеющимся в роторе замкнутым виткам толстого кабеля, индуцируется ЭДС, создающее переменно магнитное поле в окружающем ротор пространстве.
  3. Под действием данных сил ротор приводится во вращение.


Поскольку генератор – это машина трёхфазного подключения, образующая электрическую энергию от механической, заданной первичным двигателем, элементы строения электродвигателей подходят для создания требуемого агрегата. И так, приводящийся в движение ротор достигает вращения в синхронной частоте, что вызывает во влиянии остаточного магнитного поля появление электродвижущей силы на клемах статорной обмотки. Далее, путём подключения конденсаторов к зажимам, в статорных обмотках появиться намагничивающий ёмкостный ток опережения. Чтобы появилось самовозбуждение генератора, конденсаторная ёмкость должна быть больше, нежели изначальные параметры генератора в критическом ёмкостном значении. Это повысит его частоту вращения генератора процентов на 5-10 в номинальном режиме от заданной синхронной. Так, к примеру, электродвигатель частотой 1500 об/мин для обращения в генератор должен быть раскручен до 1575-1650 об/мин.


Главное правило для выполнения электрогенераторов – мощность двигателей, которые используются, не должна превышать максимума в 20 кВА. Полученный агрегат, выполненный своими руками, станет незаменимым в рамках домашнего хозяйства.

Будьте осторожны


Процесс превращения электродвигателя в генератор несёт не только массу удовольствия, но и немалый риск, связанный с нарушением техники безопасности. Наиболее требуемыми правилами являются:

  • поскольку генератор переменного тока является достаточно опасным, применяемое напряжение должно быть 380В. 220В допускается лишь по крайнему случаю;
  • электрогенератор должен обязательно быть оборудован заземляющими отводами;
  • перед эксплуатацией выполните пробный запуск на наличие ошибок;
  • применять конденсаторы следует исходя из таблицы расчёта, представленной в любом соответствующем справочнике. Использование конденсаторов ниже или выше мощности может сулить нерабочим или неправильным в работе состоянием генераторов;
  • проверяйте надёжность соединения всех рабочих устройств и механизмов;
  • используйте частотные преобразователи Веспер или другие устройства для регулирования задающих параметров генератором, перемена энергетических величин которого может влиять на работу введённых электроприводов в полученную сеть;
  • не используйте генератор холостым ходом, так как может случиться перегрев;
  • чётко прослеживайте выходную вырабатываемую мощность тока. Так, если в трёхфазном генераторе была задействована всего одна типаемая фаза, мощность составит 30-35%, при двух – 60-70% мощности общего значения, которую имеет генератор;
  • выполняйте контроль частоты переменного тока путём сравнения выходного напряжения, величина которого при холостых оборотах превысит промышленное значение на 4-6%.

Электродвигатель

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

Электродвигатель как генератор — ООО «СЗЭМО Электродвигатель»

Всем известно, что работа электродвигателя – это преобразование электрической энергии в механическую. Удастся ли заставить его преобразовывать механическую энергию в электрическую, чтобы использовать электродвигатель как генератор? Благодаря действующему в электротехнике принципу обратимости это возможно. Но нужно четко знать принцип работы агрегата и создать условия, способствующие превращению.

Законы, позволяющие использовать асинхронный электродвигатель как генератор

В генераторе напряжение, обычно подаваемое с аккумулятора, возбуждает в обмотке якоря магнитное поле, вращение же обеспечивается любым физическим устройством. В электродвигателе возможность подачи напряжения на обмотку якоря не предусмотрена. Чтобы он не поглощал, а вырабатывал электроэнергию, магнитное поле необходимо создать искусственно.

В асинхронном двигателе вращающееся магнитное поле ротора «отстает» от поля статора, обеспечивая процесс перехода электроэнергии в механическую энергию. Следовательно, чтобы запустить обратный процесс, нужно сделать так, чтобы поле статора вращалось медленнее поля ротора, либо чтобы оно вращалось в противоположную сторону.

Способы переделки электродвигателя в генератор

Есть два способа «регулировки» магнитного поля статора.

Торможение реактивной нагрузкой

Сделать это можно с помощью мощной конденсаторной батареи. Включите ее в цепь питания двигателя, который работает в обычном режиме. Заряд, накопленный в батарее, будет в противофазе с зарядом, создаваемым питающим напряжением, что приведет к замедлению последнего. После этого двигатель вместо поглощения тока начинает генерировать его, отдавая в сеть.

Любой транспорт на электротяге работает именно благодаря этому эффекту – при «самостоятельном» движении под уклон механическая энергия не требуется, и конденсаторная батарея автоматически подключается к цепи питания. Вырабатываемая энергия подается в сеть, чтобы затем опять преобразоваться в механическую.

Самовозбуждение электродвигателя

Остаточное магнитное поле ротора может произвести ЭДС, достаточное для зарядки конденсатора. Вследствие этого возникает эффект самовозбуждения, что делает возможным переход двигателя в режим генерации электроэнергии. Непрерывность этого процесса обеспечивает конденсаторная батарея, подпитывающаяся от произведенного тока.

Этот способ является более действенным, и именно он подходит, если вы хотите применить асинхронный электродвигатель как генератор.

Что нужно знать, чтобы электродвигатель работал как генератор

При переделке двигателя в генератор следует учитывать следующие технические детали:

  • Не пытайтесь использовать электролитические конденсаторы – они не пригодны для подключения в цепь. Вам нужны неполярные конденсаторные батареи.
  • В трехфазных машинах конденсаторы могут включаться по схеме «треугольник» или «звезда». В первом случае величина напряжения на выходе выше, а во втором генерация начинается на меньших оборотах ротора. Выбирайте оптимальный для достижения вашей цели вариант.
  • Однофазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором тоже могут генерировать электроэнергию. Запуск осуществляется с помощью фазосдвигающего конденсатора.

Поскольку определить необходимую величину емкости конденсаторной батареи невозможно, остается подбирать ее по весу – он должен быть равен весу двигателя или слегка превышать его.

Насколько эффективно использование электродвигателя в качестве генератора

У использования электродвигателя как генератора есть свои «плюсы»:

  • Агрегат достаточно прост в обслуживании и экономичен, поскольку конденсатор получает энергию от остаточного поля ротора и от вырабатываемого тока.
  • Практически отсутствуют «побочные» траты энергии на магнитные поля или бесполезный нагрев.

И «минусы»:

  • Преобразованный в генератор двигатель чувствителен к перепадам нагрузки.
  • Частота вырабатываемого тока часто нестабильна.
  • Такой генератор не может обеспечить промышленную частоту тока.

Если в вашем случае преимущества перевешивают недостатки, то применение асинхронного генератора целесообразно.

Трехфазный (380 В) генератор своими руками: пошаговая инструкция

Трехфазный (380 В) генератор своими руками: пошаговая инструкция

Генератор для дома, дачи или мастерской необходим для получения альтернативного электричества.

Если питание должно поступать и к однофазным, и к трехфазным приборам (инструментам, станкам), то нужен генератор трехфазный. Он способен запитать разную по фазности технику, как на 220 Вольт, так и на 380 Вольт — вот, что значит трехфазный генератор. Таким образом, при отсутствии тока в стационарной сети, вы сможете включать и перфоратор или дрель на 220В и бетономешалку на 380В, но только не одновременно, а поочередно. Трехфазный генератор – необходимое приобретение как для домашнего пользования, так и для производственных площадок.

Самодельный генератор, возможно ли это

Хоть электростанция трехфазная — агрегат весьма сложный, его можно собрать самостоятельно, изучив принцип работы генератора и имея доступные элементы и детали. Для этого используется асинхронный электрический двигатель.

Принцип работы основан на всем знакомой динамо-машине — заставить ротор вращаться принудительно. Как работает трехфазный генератор? На основе асинхронного двигателя. Для того, чтобы этот мотор, не включенный в сеть, заработал в роли источника электричества, нужно передать на его якорь вращательный момент. Крутящий момент возникает от любой механической энергии.

Лучший способ, как сделать трехфазный генератор — задействовать двигатель внутреннего сгорания. Причем, вы можете создать не только бензиновый генератор, а экономный газовый или мощный дизельный. Для подключения к двигателю используют амортизирующую муфту, чтобы ротор вращался не рывками, а плавно.

Даже больше — детально разобравшись, что такое трехфазный генератор, вы поймете, что механическую энергию можно получить не только от ДВС, а от совершенно бесплатных носителей. Это значит, что можно использовать энергию речки или ветра (если природные условия содействуют). В этом случае нужно собрать и установить турбину, ветряную или водяную. Получается отличная возможность сэкономить на оплате электроэнергии, получаемой от стационарной сети.

В некоторых населенных пунктах Украины для вращения ротора используют даже лошадей. Этот способ соорудить электрогенератор своими руками популярен среди определенных религиозных общин, которые принципиально не пользуются стационарным электричеством. Несколько запряженных коней вращают якорь, создавая нужную механическую энергию. Получается дешевая электроэнергия от живой конской силы.

Как работает генератор 380 Вольт собственного изготовления

При вращении ротора, в статоре возникает магнитное поле, формирующее ЭДС. Привод устроен так, что, если подсоединить к концам обмоток конденсатор, то по виткам начинает идти ток. Емкость конденсаторной батареи должна быть выше критического номинала, чтобы генератор был пригоден для активной нагрузки и выдавал симметричные трехфазные вольтажи.

Кроме этого показателя, на мощность электрогенератора влияет и двигатель, создающий крутящий момент, его конструкция и мощность.

Для продуцирования электричества 380 Вольт со стандартной частотой 50 Гц, скорость вращения якоря привода должна поддерживаться на определенном уровне. Магнитные силовые линии возникнут только при условии, что скорость выше асинхронной составляющей на коэффициент скольжения S (равен 2÷10 процентов) и соответствовать уровню синхронной частоты. В противном случае правильной синусоиды тока добиться невозможно, а ее искривление (скачки частоты) недопустимы, если подключаем к электростанции 380 Вольт приборы, оснащенные электрическими двигателями (дрели, перфораторы, болгарки, пилы). Если мотора нет, а только нагревательный ТЭН или лампа накаливания, то значение частоты и синусоида тока не настолько имеют значение.

Существует также вариант использования генераторов на 220 Вольт для оборотов электродвигателя. В этом случае, мы получаем самодельный трехфазный генератор из однофазного. Передача вращательного момента идет на якорь асинхронного трехфазного привода, в результате чего получается трехфазная сеть.

Какой асинхронный двигатель нужен: характеристики ротора и статора

Асинхронный трехфазный привод — основная база для генератора переменного тока. Очень часто такие моторы списываются на предприятиях, поэтому найти его можно за низкую цену или бесплатно. Обязательные условия выбора, какой у него ротор и статор:

  • Ротор у такого движка может быть фазный или короткозамкнутый;
  • Статор — с тремя отдельными медными обмотками. Соединение витков между собой допускается по типу «треугольник» или «звезда».

Устройство и принцип работы такого привода состоит в том, что ротор (якорь) — вращающийся элемент, статор — неподвижный. У них обоих основу составляют изолированные стальные пластины. На этих пластинах расположены пазы, в которых идут витки обмотки.

В статоре выходы витков нужно подсоединить в клеммную коробку и установить перемычки для соединения. Кабель для питания также устанавливают здесь.

К каждой фазе статора подсоединяются идентичные напряжения, смещенные на угол, который составляет примерно треть круга. Эти синхронные подводки отвечают за формирование тока в витках статора.

В роторе подключение зависит от особенностей его строения: фазный или короткозамкнутый.

  1. Фазный ротор. У такого ротора витки обмотки аналогичны, как у статора. Их выходы нужно смонтировать на кольца, которые проводят контакт и соприкасаются со схемой запуска и прижимными щетками. Конструкция получается непростая, с ней нужно повозиться. К тому же нужно постоянно наблюдать за частотой вращения и смотреть, не разомкнулись ли контактные кольца, не отошли ли прижимные щетки. Поэтому лучше выбрать ротор короткозамкнутого типа. Или же сделать короткозамкнутый якорь из фазного ротора. Для этого концы обмотки не подключают к кольцам, а сочетают между собой — коротят.
  2. Короткозамкнутый ротор. Как мы уже сказали, он более удобный для самостоятельного создания генератора, так как, в отличие от синхронного генератора, схема у него простая. Кольца-перемычки своими концами соединены и закорочены, подвижных прижимных щеток-контактов нет. Получается все очень просто и надежно, поэтому именно такой якорь и советуем выбирать для своей самоделки.

На что влияют схемы подключения

Схема трехфазного генератора в плане размещения обмоток на статоре мотора влияет на последующую работу устройства, определяет его технические характеристики.

  • Электросхема соединения «звезда». Это стандартный тип соединения витков и очень популярный. Он самый практичный при подключении конденсаторной батареи. Ее присоединение можно выполнить:
    • К двум обмоткам. В результате такой схемы асинхронные генераторы обеспечивают питание однофазным приборам (причем, двум группам) и трехфазным (одна линия). Клавиши выключателей для рабочего и пускового конденсатора — отдельные.
    • К одной обмотке (по такой же схеме). Получим одну однофазную линию. И одну трехфазную.
  • Схема подключения «треугольник» применяется для переключения обмоток для получения однофазного питания.

На какие характеристики двигателя еще нужно обратить внимание

Для надежной и стабильной работы генератора, сделанного своими руками, важны определенные технические характеристики двигателя. Они указаны на наклейке или же в паспорте (если он есть). Важные моменты, это:

  • Класс защиты (обозначение IP). Чем меньше цифра — тем лучше корпус привода защищен о проникновения пыли и влаги.
  • Мощность.
  • Количество оборотов.
  • Схема сочетания витков обмотки статора.
  • Максимальные нагрузочные токи.
  • Коэффициент полезного действия.
  • Пусковой ток (коэффициент фи).

Все это следует выяснить, а если мотор старый и много лет использованный, то его нужно протестировать вольтметром, амперметром и «прозвонить» на предмет рабочего состояния.

Как просчитать мощность генератора

Чтобы работа самодельной электростанции была стабильной, нужно, чтобы ее номинальный вольтаж и мощность были одинаковыми в режимах генератора и электрического мотора. Перед тем, как выбрать конденсаторную батарею, нужно учесть:

  • Реактивную мощность Q. Она равняется 2n*f*C*U2, где С — емкость конденсатора. Отсюда, нужная нам емкость С будет равна Q/2n*f *U2.
  • Режим работы. Для того, чтобы в режиме холостого хода не возникала перегрузка обмоток и их перегрев, конденсаторные элементы подключают ступенчатым способом, в соответствии с нагрузкой.

Рекомендуемая нами марка пусковых конденсаторов — К78-17, с вольтажом 400 Вольт и выше. Допускаются и аналогичные по характеристикам металлобумажные элементы. Подключение их параллельное.

Батареи на электролите для переменного тока использовать не советуем. На них может работать генератор постоянного тока, а при переменном элементы электролитного конденсатора будут быстро выходить из строя.

Советы и рекомендации по соблюдению безопасности

Трехфазный вольтаж 380 Вольт — это большая опасность поражения человека и его смерти. Поэтому, безопасная эксплуатация самоделки — самое важное требование. Для ее гарантии необходимо выполнить такие условия:

  1. Управление единым электрощитом, в состав которого входят:
  • Измерительные приборы: вольтметр (с максимумом не ниже 500 Вольт), амперметр и частотомер.
  • Выключатели для взаимодействия нагрузок (три клавиши). Одна из них включает питание непосредственно к потребителю, а две других отвечают за подключение конденсаторных элементов.
  • Систему защиты — автовыключатель, который срабатывает при коротком замыкании или перегрузке по мощности. Сюда также входит и устройство защитного отключения, которое должно сработать, если фаза пробьет на корпус.
  • Надежное заземление к контуру земли.
  • Система АВР. Для удобства работы и повышения безопасности, также советуем использовать автоматический ввод резерва. Он актуален, если вам нужно резервное питание в качестве генератора. Тогда он сможет самостоятельно включаться при исчезновении тока в стационарной сети, и так же автоматом отключаться при его появлении. АВР создают путем установки перекидного рубильника, который задействует все три фазы.
  • Советы по эксплуатации: какие трудности могут возникнуть

    Частым проблемным явлением работы генератора является перегрузка по мощности. При ней идет интенсивный нагрев обмотки, пробой изоляции. Как следствие — поломка генератора. Возникает из-за:

    • Неверного подбора емкости конденсаторной батареи;
    • Подсоединения большого количества электротехники, суммарная мощность которой превышает номинальную мощность.

    О правилах подбора емкости и расчетах мы уже говорили выше. А по проблеме перегруза по мощности в генераторе на три фазы, нужно отметить еще некоторые нюансы при подключении однофазных потребителей:

    • Потребителей с вольтажом 220 Вольт можно подключать только на одну треть общей мощности (к примеру, если ген выдает 6 кВт, то это только для приборов на 380 Вольт, а для однофазных будет только 2 кВт, не больше). Иначе, возникнет перегрузка.
    • Если у вашего генератора две однофазных линии, то вместе мощность по ним будет составлять 2/3 от общего показателя мощности. То есть, 6 кВт — это 4 кВт для однофазных, по 2 кВт на каждую фазу. Причем, при одновременном задействовании фаз, следите, чтоб нагрузка не отличалась от мощности до 10%, иначе возникнет явление «перекос фаз», и ток поступать не будет.

    При работе важно следить за показателем частоты переменного тока. Если вы не встроили частотомер на общий электрощит, то на холостом ходу выходной вольтаж выше значения 380 Вольт (или 220 при подключении однофазных) на 4÷6 процентов.

    Асинхронный генератор своими руками: устройство, принцип работы, схемы

    Для питания бытовых устройств и промышленного оборудования необходим источник электроэнергии. Выработать электрический ток возможно несколькими способами. Но наиболее перспективным и экономически выгодным, на сегодняшний день, является генерация тока электрическими машинами. Самым простым в изготовлении, дешёвым и надёжным в эксплуатации оказался асинхронный генератор, вырабатывающий львиную долю потребляемой нами электроэнергии.

    Применение электрических машин этого типа продиктовано их преимуществами. Асинхронные электрогенераторы, в отличие от синхронных генераторов, обеспечивают:

    • более высокую степень надёжности;
    • длительный срок эксплуатации;
    • экономичность;
    • минимальные затраты на обслуживание.

    Эти и другие свойства асинхронных генераторов заложены в их конструкции.

    Устройство и принцип работы

    Главными рабочими частями асинхронного генератора является ротор (подвижная деталь) и статор (неподвижный). На рисунке 1 ротор расположен справа, а статор слева. Обратите внимание на устройство ротора. На нём не видно обмоток из медной проволоки. На самом деле обмотки существуют, но они состоят из алюминиевых стержней короткозамкнутых на кольца, расположенные с двух сторон. На фото стержни видны в виде косых линий.

    Конструкция короткозамкнутых обмоток образует, так называемую, «беличью клетку». Пространство внутри этой клетки заполнено стальными пластинами. Если быть точным, то алюминиевые стержни впрессовываются в пазы, проделанные в сердечнике ротора.

    Рис. 1. Ротор и статор асинхронного генератора

    Асинхронная машина, устройство которой описано выше, называется генератором с короткозамкнутым ротором. Тот, кто знаком с конструкцией асинхронного электродвигателя наверняка заметил схожесть в строении этих двух машин. По сути дела они ничем не отличаются, так как асинхронный генератор и короткозамкнутый электродвигатель практически идентичны, за исключением дополнительных конденсаторов возбуждения, используемых в генераторном режиме.

    Ротор расположен на валу, который сидит на подшипниках, зажимаемых с двух сторон крышками. Вся конструкция защищена металлическим корпусом. Генераторы средней и большой мощности требуют охлаждения, поэтому на валу дополнительно устанавливается вентилятор, а сам корпус делают ребристым (см. рис. 2).

    Рис. 2. Асинхронный генератор в сборе

    Принцип действия

    По определению, генератором является устройство, преобразующее механическую энергию в электрический ток. При этом не имеет значения, какая энергия используется для вращения ротора: ветровая, потенциальная энергия воды или же внутренняя энергия, преобразуемая турбиной либо ДВС в механическую.

    В результате вращения ротора магнитные силовые линии, образованные остаточной намагниченностью стальных пластин, пересекают обмотки статора. В катушках образуется ЭДС, которая, при подсоединении активных нагрузок, приводит к образованию тока в их цепях.

    При этом важно, чтобы синхронная скорость вращения вала немного (примерно на 2 – 10%) превышала синхронную частоту переменного тока (задаётся количеством полюсов статора). Другими словами, необходимо обеспечить асинхронность (несовпадение) частоты вращения на величину скольжения ротора.

    Следует заметить, что полученный таким образом ток будет небольшим. Чтобы повысить выходную мощность необходимо увеличить магнитную индукцию. Добиваются повышения КПД устройства путём подключения конденсаторов к выводам катушек статора.

    На рисунке 3 изображена схема сварочного асинхронного альтернатора с конденсаторным возбуждением (левая часть схемы). Обратите внимание на то, что конденсаторы возбуждения подключены по схеме треугольника. Правая часть рисунка – собственно схема самого инверторного сварочного аппарата.

    Рис. 3. Схема сварочного асинхронного генератора

    Существуют и другие, более сложные схемы возбуждения, например, с применением катушек индуктивности и батареи конденсаторов. Пример такой схемы показан на рисунке 4.

    Рисунок 4. Схема устройства с индуктивностями

    Отличие от синхронного генератора

    Главное отличие синхронного альтернатора от асинхронного генератора в конструкции ротора. В синхронной машине ротор состоит из проволочных обмоток. Для создания магнитной индукции используется автономный источник питания (часто дополнительный маломощный генератор постоянного тока, расположенный на одной оси с ротором).

    Преимущество синхронного генератора в том, что он генерирует более качественный ток и легко синхронизируется с другими альтернаторами подобного типа. Однако синхронные альтернаторы более чувствительны к перегрузкам и КЗ. Они дороже от своих асинхронных собратьев и требовательнее в обслуживании – необходимо следить за состоянием щёток.

    Коэффициент гармоник или клирфактор асинхронных генераторов ниже, чем у синхронных альтернаторов. То есть они вырабатывают практически чистую электроэнергию. На таких токах устойчивее работают:

    • ИБП;
    • регулируемые зарядные устройства;
    • современные телевизионные приёмники.

    Асинхронные генераторы обеспечивают уверенный запуск электромоторов, требующих больших пусковых токов. По этому показателю они, фактически, не уступают синхронным машинам. У них меньше реактивных нагрузок, что положительно сказывается на тепловом режиме, так как меньше энергии расходуется на реактивную мощность. У асинхронного альтернатора лучшая стабильность выходной частоты на разных скоростях вращения ротора.

    Классификация

    Генераторы короткозамкнутого типа получили наибольшее распространение, ввиду простоты их конструкции. Однако существуют и другие типы асинхронных машин: альтернаторы с фазным ротором и устройства, с применением постоянных магнитов, образующих цепь возбуждения.

    На рисунке 5 для сравнения показаны два типа генераторов: слева на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, а справа – асинхронная машина на базе АД с фазным ротором. Даже при беглом взгляде на схематические изображения видно усложнённую конструкцию фазного ротора. Привлекает внимание наличие контактных колец (4) и механизма щёткодержателей (5). Цифрой 3 обозначены пазы для проволочной обмотки, на которую необходимо подать ток для её возбуждения.

    Рис. 5. Типы асинхронных генераторов

    Наличие обмоток возбуждения в роторе асинхронного генератора повышает качество генерируемого электрического тока, однако при этом теряются такие достоинства как простота и надёжность. Поэтому такие устройства используются в качестве источника автономного питания только в тех сферах, где без них трудно обойтись. Постоянные магниты в роторах применяют в основном для производства маломощных генераторов.

    Область применения

    Наиболее часто встречается применение генераторных установок с короткозамкнутым ротором. Они недорогие, практически не нуждаются в обслуживании. Устройства, оборудованные пусковыми конденсаторами, обладают приличными показателями КПД.

    Асинхронные альтернаторы часто используют в качестве автономного или резервного источника питания. С ними работают переносные бензиновые генераторы, их используют для мощных мобильных и стационарных дизельных генераторов.

    Альтернаторы с трёхфазной обмоткой уверенно запускают трехфазный электродвигатель, поэтому часто используются в промышленных энергоустановках. Они также могут питать оборудование в однофазных сетях. Двухфазный режим позволяет экономить топливо ДВС, так как незадействованные обмотки находятся в режиме холостого хода.

    Сфера применения довольно обширная:

    • транспортная промышленность;
    • сельское хозяйство;
    • бытовая сфера;
    • медицинские учреждения;

    Асинхронные альтернаторы удобны для сооружения локальных ветровых и гидравлических электростанций.

    Асинхронный генератор своими руками

    Оговоримся сразу: речь пойдёт не об изготовлении генератора с нуля, а о переделывании асинхронного двигателя в альтернатор. Некоторые умельцы используют готовый статор от мотора и экспериментируют с ротором. Идея состоит в том, чтобы с помощью неодимовых магнитов сделать полюса ротора. Примерно так может выглядеть заготовка с наклеенными магнитиками (см. рис. 6):

    Рис. 6. Заготовка с наклеенными магнитами

    Вы наклеиваете магниты на специально выточенную заготовку, посаженную на валу электродвигателя, соблюдая их полярность и угол сдвига. Для этого потребуется не менее 128 магнитиков.

    Готовую конструкцию необходимо подогнать к статору и при этом обеспечить минимальный зазор между зубцами и магнитными полюсами изготовленного ротора. Поскольку магнитики плоские, придётся их шлифовать или обтачивать, при этом постоянно охлаждая конструкцию, так как неодим теряет свои магнитные свойства при высокой температуре. Если вы сделаете всё правильно – генератор заработает.

    Проблема состоит в том, что в кустарных условиях очень сложно изготовить идеальный ротор. Но если у вас есть токарный станок и вы готовы потратить несколько недель на подгонку и доработки – можете поэкспериментировать.

    Я предлагаю более практичный вариант – превращение асинхронного двигателя в генератор (смотрите видео ниже). Для этого вам понадобится электромотор с подходящей мощностью и приемлемой частотой вращения ротора. Мощность двигателя должна быть минимум на 50% выше от требуемой мощности альтернатора. Если такой электромотор есть в вашем распоряжении – приступайте к переработке. В противном случае лучше купить готовый генератор.

    Для переработки вам потребуется 3 конденсатора марки КБГ-МН, МБГО, МБГТ (можно брать другие марки, но не электролитические). Конденсаторы подбирайте на напряжение не менее 600 В (для трёхфазного двигателя). Реактивная мощность генератора Q связанная с емкостью конденсатора следующей зависимостью: Q = 0,314·U2·C·10-6.

    При увеличении нагрузки возрастает реактивная мощность, а значит, для поддержания стабильного напряжения U необходимо увеличивать ёмкость конденсаторов, добавляя новые ёмкости путём коммутации.

    Видео: делаем асинхронный генератор из однофазного двигателя – Часть 1
    https://www.youtube.com/watch?v=ZQO5S9F72CQ

    Часть 2
    https://www.youtube.com/watch?v=nDCdADUZghs

    Часть 3
    https://www.youtube.com/watch?v=6M_w1b2xyM8

    Часть 4
    https://www.youtube.com/watch?v=CONHg7p-IYE

    Часть 5
    https://www.youtube.com/watch?v=z2YSqVh2vM8

    Часть 6
    https://www.youtube.com/watch?v=FNU83kOeSbA

    Для упрощения подбора конденсаторов воспользуйтесь таблицей:

    Таблица 1

    Мощность альтернатора (кВт-А)Ёмкость конденсатора (мкФ) на холостом ходуЁмкость конденсатора (мкФ) при средней нагрузкеЁмкость конденсатора (мкФ) при полной нагрузке
    2283660
    3,54556100
    56075138

    На практике, обычно выбирают среднее значение, предполагая, что нагрузка не будет максимальной.

    Подобрав параметры конденсаторов, подключите их к выводам обмоток статора так, как показано на схеме (рис. 7). Генератор готов.

    Рис. 7. Схема подключения конденсаторов

    Советы по эксплуатации

    Асинхронный генератор не требует особого ухода. Его обслуживание заключается в контроле состояния подшипников. На номинальных режимах устройство способно работать годами без вмешательства оператора.

    Слабое звено – конденсаторы. Они могут выходить из строя, особенно тогда, когда их номиналы неправильно подобраны.

    При работе генератор нагревается. Если вы часто подключаете повышенные нагрузки – следите за температурой устройства или позаботьтесь о дополнительном охлаждении.

    Список использованной литературы

    • Кацман М.М. «Электрические машины»  2013
    • А.А. Усольцев «Электрические машины» 2013
    • Бартош А.И. «Электрика для любознательных» 2019

    Генератор из асинхронного двигателя своими руками

    За основу был взят промышленный асинхронный двигатель переменного тока, мощностью 1,5 кВт с частотой вращения вала 960 об/мин. Сам по себе такой мотор изначально не может работать как генератор. Ему необходима доработка, а именно замена или доработка ротора.
    Табличка с маркировкой двигателя:

    Двигатель хорош тем, что у него везде где нужно стоят уплотнения, особенно у подшипников. Это существенно увеличивает интервал между периодическими техническими обслуживаниями, так как пыль и грязь никуда просто так попасть и проникнуть не могут.
    Ламы у этого электродвигателя можно поставить на любую сторону, что очень удобно.

    Переделка асинхронного двигателя в генератор

    Снимаем крышки, извлекаем ротор.
    Обмотки статора остаются родные, двигатель не перематывается, все остается как есть, без изменений.

    Ротор дорабатывался на заказ. Было решено сделать его не цельнометаллическим, а сборным.

    То есть, родной ротор стачивается до определенного размера.
    Вытачивается стальной стакан и запрессовывается на ротор. Толщина скана в моем случае 5 мм.

    Разметка мест для приклеивания магнитов была одной из самых сложных операций. В итоге методом проб и ошибок было решено распечатать шаблон на бумаге, вырезать в нем кружочки под неодимовые магниты – они круглые. И приклеить магниты по шаблону на ротор.
    Основная загвоздка возникла в вырезании множественных кружочков в бумаге.
    Все размеры подбираются сугубо индивидуально под каждый двигатель. Каких-то общих размеров размещения магнитов дать нельзя.

    Неодимовые магниты приклеены на супер клей.

    Была сделана сетка из капроновой нити для укрепления.

    Далее обматывается все скотчем, снизу делается герметичная опалубка, герметизированная пластилином, а сверху заливная воронка из того же скотча. Заливается все эпоксидной смолой.

    Смола потихоньку стекает сверху вниз.

    После застывания эпоксидной смолы, снимаем скотч.

    Теперь все готов к сборке генератора.

    Загоняем ротор в статор. Делать это нужно особо осторожно, так как неодимовые магниты обладают огромной силой и ротор буквально залетает в статор.

    Собираем, закрываем крышки.

    Магниты не задевают. Залипания почти нет, крутится относительно легко.
    Проверка работы. Вращаем генератор от дрели, с частотой вращения 1300 об/мин.
    Двигатель подключен звездой, треугольником генераторы такого типа подключать нельзя, не будут работать.
    Снимается напряжение для проверки между фазами.

    Генератор из асинхронного двигателя работает отлично.

    Смотрите видео

    Более подробную информацию смотрите в видеоролике.

    Канал автора — Peter Dmitriev

    Генератор из электродвигателя

    Трехфазные асинхронные электродвигатели – агрегаты, применяемые в промышленности, сельском хозяйстве для привода различных механизмов. Применяя специальную схему включения, такой электродвигатель можно использовать в качестве генератора.

    Как использовать электродвигатель в качестве генератора

    • По стандартной схеме подключения асинхронного электродвигателя в качестве генератора номинальное напряжение и мощность электромотора равны напряжению и мощности двигателя. По формуле определяют реактивную мощность.
    • Индуктивная нагрузка на электродвигатель, снижающая коэффициент мощности, сразу же вызывает увеличение нужной емкости. Чтобы поддерживать напряжение в номинальной величине, следует значительно увеличить емкость конденсаторов, подключив дополнительные конденсаторы.
    • Частота вращения такого асинхронного генератора в номинальном режиме превышает величину скольжения на 10 процентов, и соответствуют синхронной частоте электродвигателя. Если это условие будет не выполнено, частота генерируемого напряжения будет отличаться от общепромышленной частоты, равной 50 Герц. И это обстоятельство приведет к неустойчивости работы при использовании альтернативного источника электроэнергии в виде электродвигателя, работающего в качестве генератора.
    • Наиболее опасны сниженные генерируемые частоты для индуктивных сопротивлений обмоток электрических двигателей, трансформаторов, так как могут привести к повышенному нагреву и выходу агрегатов из строя.
    • Генератор из электродвигателя можно сделать, используя асинхронный короткозамкнутый мотор существующей мощности без особых переделок. При этом мощность генератора определяют общей мощностью устройств, которые будут к нему подключены.
    • Данный способ является далеко не единственным. В настоящее время есть масса других способов, которые отлично используются на практике. Один из них – батарею конденсатора подключают к одной или же двум обмоткам электромотора-генератора.

    Двухфазный режим работы генератора из электродвигателя

    Когда нет необходимости получить трехфазное напряжение, можно ограничиться двухфазным и подключить электродвигатель в качестве генератора по другой схеме. Следует отметить, двухфазный режим значительно уменьшает емкость используемых конденсаторов и существенно снижает нагрузку на подключаемые механизмы, позволяя экономить топливо.

    Просмотров: 1631

    Дата: Воскресенье, 15 Декабрь 2013

    Асинхронный генератор. История изобретения. -Силовая техника -Полезная информация

    Асинхронный генератор!

    ИСТОРИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

    К 90-м гг. XIX в. уже весьма глубоко была разработана теория электротехники, электрические установки того времени работали преимущественно на постоянном токе. Однако постоянный ток имеет существенный недостаток – он не поддается трансформации, то есть изменению напряжения. Многим ученым и изобретателям стало очевидным, что без переменного тока электротехника в дальнейшем развиваться не сможет.

    Одним из аргументов противников переменного тока было – отсутствие для него приемлемых электродвигателей. В конце 80-х гг. XIX в. одними из первых разработкой двигателей переменного тока начали заниматься итальянский физик Г. Феррарис и американский изобретатель сербского происхождения Н. Тесла. Однако созданные ими двухфазные двигатели не смогли найти эффективного практического применения из-за конструктивных недоработок, связанных с теоретическими просчетами. 
    Блестяще решил вопрос в пользу переменного тока наш соотечественник Михаил Осипович Доливо-Добровольский (1862 – 1919) – изобретатель трехфазного асинхронного электродвигателя и разработчик основных элементов трехфазной системы переменного тока. Большую часть жизни ученый прожил вдали от Родины — в Германии. Многие годы он проработал на фирме AEG (Allgemeine Electrizitalt Gesellshaft – «Всеобщая компания электричества»), начав свою инженерную деятельность в должности шеф-электрика (главного электрика). Основанная в 1881 г. как одно из отделений предприятий американского предпринимателя и изобретателя Томаса Эдисона, к 90-х гг. XIX в. фирма стала самостоятельной, а впоследствии — одним из крупнейших электротехнических предприятий Европы.

    Доливо-Добровольский установил, что для создания вращающегося магнитного поля — основы работы асинхронного двигателя — технически и экономически целесообразно приме¬нение симметричной трехфазной магнитной системы, со сдвигом фаз на 1200. Трехфазный асинхронный электродвигатель, изготовленный Доливо-Добровольским в 1889 г., продемонстрировал высокую эффективность и неоспоримые преимущества перед двухфазными двигателями Феррариса и Тесла. По словам изобретателя: «уже припервом включении выявилось ошеломляющее для представлений того времени действие… попытка остановить его торможением за конец вала от руки блестяще прова¬лилась, и только при особой ловкости было возможно воспрепятствовать таким способом его запуску при включении. Если принять во внимание малые размеры моторчика, это представлялось чудом для всех приглашенных свидетелей». Несмотря на это отношение к переменному току у многих оставалось сдержанным. Корифей электротехники Т. Эдисон отказался даже осмотреть новое изобретение, заявив: «Нет, нет, переменный ток — это вздор, не имеющий будущего. Я не только не хочу осматривать двигатель переменного тока, но и знать о нем». Вскоре Доливо-Добровольскому удалось решить все основные проблемы, связанные с конструкцией двигателя, устройство которого до настоящего времени принципиально не менялось. Первой демонстрацией практического применения асинхронного двигателя и трехфазной системы стала Международная электротехническая выставка 1891 г. во Франкфурте-на-Майне. Выставку с гидроэлектростанцией на реке Неккар в городе Лауфен соединила 170-километровая линия электропередачи. А 25 августа на выставке зажглась тысяча электроламп, питаемых током от Лауфенской электростанции. Затем был пущен трехфазный асинхронный двигатель мощностью 75 кВт, приводивший в действие декоративный дестиметровый водопад. Разработки Доливо-Добровольского вскоре были внедрены в производство. Простой, экономичный и надежный двигатель переменного тока, получил широкое распространение и послужил стимулом для развития техники переменных токов и электроэнергетики в целом. В России фирма AEG в конце 90-х гг. XIX в. развернула сеть агентств в Москве, Санкт-Петербурге, Ростове и других городах, занимавшихся реализацией изделий своих германских предприятий. Генеральное представительство этой фирмы располагалось в Москве, в Лубянском проезде, рядом с Политехническим музеем. Трехфазный асинхронный электродвигатель типа «DR8O» мощностью 6 л.с. (4 кВт) выпуска 90-х гг. XIX в. из собрания Политехнического музея является одним из первых серийных трехфазных двигателей фирмы AEG. Об этом свидетельствует наличие кольцевой обмотки на статоре. Впоследствии от таких обмоток отказались, перейдя на более совершенные — барабанные. Основные элементы двигателя — трехфазная обмотка статора, шихтованный ротор с короткозамкнутой обмоткой типа «беличья клетка» — предложены и разработаны Доливо-Добровольским. Работа асинхронного двигателя основана на электромагнитном взаимодействии между статором и ротором. Токи статорных обмоток создают вращающееся магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцируют токи в короткозамкнутой обмотке ротора. В результате взаимодействия токов ротора с магнитным полем статора создается вращающий момент. Электродвигатель находится в рабочем состоянии. История его появления в Политехническом музее полностью не выяснена, однако, существует версия, что М.О. Доливо-Добровольский лично передал его в дар музею.

    УСТРОЙСТВО

    Как известно, генераторная установка состоит из двигателя и генератора, которые соединены соосно. Генераторы бывают асинхронными и синхронными. Асинхронный генератор — это работающая в генераторном режиме асинхронная электрическая машина. Про помощи приводного двигателя ротор асинхронного электрогенератора вращается в одном направлении с магнитным полем, но с большей скоростью. Скольжение ротора при этом становится отрицательным, на валу асинхронной машины появляется тормозящий момент, и генератор передает энергию в сеть. Несмотря на надежность конструкции и простоту обслуживания, асинхронные генераторы применяются в основном как тормозные устройства и вспомогательные источники не очень большой мощности. Асинхронный генератор способен обеспечивать электроэнергией только резистивные приборы. При пуске рабочие характеристики генератора меняются: повышенный пусковой ток, сочетающийся с падением напряжения при включении индуктивных приборов и немалым смещением фаз, может повредить генератор. Именно поэтому даже при имеющейся пусковой защите необходимо использовать генератор со значительным запасом мощности, которая должна быть в 3-3,5 раза больше мощности подключаемой нагрузки. Асинхронный генератор устроен проще синхронного: если у последнего на роторе помещаются катушки индуктивности, то ротор асинхронного генератора похож на обычный маховик. Такой генератор лучше защищен от попадания грязи и влаги, более устойчив к короткому замыканию и перегрузкам, а выходное напряжение асинхронного электрогенератора отличается меньшей степенью нелинейных искажений. Это позволяет использовать асинхронные генераторы не только для питания промышленных устройств, которые не критичны к форме входного напряжения, но подключать электронную технику. Именно асинхронный электрогенератор является идеальным источником тока для приборов, имеющих активную (омическую) нагрузку: электронагревателей, сварочных преобразователей, ламп накаливания, электронных устройств, компьютерную и радиотехнику. Но, как уже было сказано выше, перегрузка этих генераторов недопустима, при подключении электромоторов и прочих устройств с индуктивными нагрузками требуется запас по мощности в 3-3,5 раза. При использовании опции стартового усиления запас можно сократить до 1,5-2 раз. Эта опция реализована благодаря специальному блоку, автоматически увеличивающему возбуждение генератора при резком увеличении выходного тока. В некоторых случаях, таких как проведение сварочных работ, блок стартового усиления должен быть включен в обязательном порядке.

    ПРЕИМУЩЕСТВА АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА.
    К таким преимуществам относят низкий клирфактор (коэффициент гармоник), характеризующий количественное наличие в выходном напряжении генератора высших гармоник. Высшие гармоники вызывают неравномерность вращения и бесполезный нагрев электромоторов. У синхронных генераторов может наблюдаться величина клирфактора до 15%, а клирфактор асинхронного электрогенератора не превышает 2%. Таким образом, асинхронный электрогенератор вырабатывает практически только полезную энергию. Поэтому при использовании асинхронных генераторов устойчивее работают, например: — источники бесперебойного питания; — телевизионные приемники; — регулируемые зарядные устройства. Совершенство пусковых характеристик генератора При правильном выборе асинхронные генераторы обеспечивают эффективный запуск электромоторов с большим стартовым током. С этой целью по желанию заказчика в генераторы устанавливаются специальные стартовые усилители. Поэтому по своим пусковым характеристикам асинхронные генераторы фактически не уступают синхронным генераторам. Степень защиты генератора Незначительное тепловыделение в роторе асинхронного генератора позволяет работать без его обдува и герметизировать внутреннюю полость генератора. Герметизация генератора обеспечивает класс защиты IP 54. Это значительно расширяет область применения генераторов, так как герметичный генератор может эксплуатироваться в условиях высокой влажности и сильной запыленности, т.е. во всепогодных условиях. Кроме того, герметизация существенно увеличивает срок службы генератора. Работа двух генераторов на общую нагрузку Самосинхронизация двух асинхронных генераторов, работающих на общую нагрузку, позволяет без затруднений создавать источник суммарной мощности. Выходное напряжение на ненагруженных фазах генератора В синхронных генераторах со смешанным возбуждением выходное напряжение на ненагруженных фазах может достигать недопустимо больших значений. На практике генераторы могут использоваться для питания электронных высокочувствительных измерительных приборов и компьютеров. А может быть ситуация, когда к одной фазе подключается лампа накаливания, а к другой — прибор с большим пусковым током. В этом случае фазные напряжения могут превысить 300 В. Следовательно, повреждение подключенных приборов малой мощности практически неизбежно. В асинхронных генераторах такое повышение фазного напряжения исключено. Поэтому, по сравнению с синхронными генераторами, в асинхронных генераторах к отдельным фазам можно подключать потребителей существенно более высокой мощности. В асинхронных генераторах допускается неравномерность нагрузки по фазам до 70%. Конструкция необслуживаемого асинхронного генератора В генераторах полностью отсутствуют чувствительные к внешним воздействиям и часто подверженные повреждениям электронные детали и вращающиеся обмотки. Вследствие этого асинхронный генератор мало подвержен износу и имеет чрезвычайно долгий срок службы. Еще одним преимуществом асинхронного электрогенератора является то, что в нем полностью отсутствуют вращающиеся обмотки и электронные детали, которые чувствительны к внешним воздействиям и довольно часто подвержены повреждениям. Поэтому асинхронный генератор мало подвержен износу и может служить очень долго.

    17 ноября 2015 г.

    Электродвигатель, используемый в качестве генератора

    В = -N (dΦ / dt)

    Электричество и магнетизм

    Электродвигатель, используемый в качестве генератора

    Практическая деятельность
    для 14-16

    Демонстрация

    Вы можете генерировать переменный ток с помощью двигателя с дробной мощностью.

    Аппаратура и материалы

    Примечания по охране труда и технике безопасности

    Для удобства двигатель должен быть установлен на плате, как показано, с гнездами 4 мм для подключения к обмоткам ротора и статора.

    Прочтите наше стандартное руководство по охране труда

    Процедура

    1. Подключить обмотки якоря (ротора) к демонстрационному счетчику.
    2. Подключить обмотки возбуждения (статора) к низковольтному источнику питания.
    3. Установите напряжение питания 2 В постоянного тока. и включите
    4. Поверните якорь, вращая шкив на валу рукой.
    5. Измените направление вращения, чтобы увидеть разницу.
    6. Повторить без подачи напряжения на полевые клеммы.

    Учебные заметки

    • Только маленькие динамо-машины имеют постоянные магниты для создания магнитного поля; у больших есть электромагниты (катушки которых обычно получают немного от собственного выходного тока динамо-машины).
    • Очень большой перем. генераторы на электростанциях называются генераторами переменного тока. В них совокупность катушек возбуждения вращается, приводимая в движение турбиной, и называется ротором. Катушки якоря, в которых генерируется выходное напряжение, удерживаются в раме вне ротора и остаются неподвижными; это статор.
    • Такое расположение удобно для больших машин, поскольку не требует щеток, коммутатора или контактных колец для передачи большого выходного тока. Электромагниты вращающегося ротора питаются небольшим постоянным током, в котором они нуждаются, от небольшого d.c. динамо-машина на том же вращающемся валу, что и большой генератор.
    • Динамо-машина, вращающаяся с постоянной скоростью с полевым магнитом, поддерживающим постоянную силу, создает постоянную разность потенциалов (ЭДС), как батарея элементов с хорошим поведением. Даже при отсутствии выходного тока динамо-машина все равно вырабатывает э.д.с. Готов водить ток. Когда вы позволяете ему управлять током, подключая что-либо к его выходным клеммам, величина тока зависит от сопротивления устройства, которое вы подключаете (и внутреннего сопротивления динамо-катушек).

    Этот эксперимент прошел испытания на безопасность в апреле 2006 г.

    • Видео, показывающее аналогичный эксперимент с электромагнитной индукцией:

    Как проверить трехфазное напряжение

    В жилых домах и на большинстве малых предприятий используется однофазный электрический ток, но это не та форма, которую принимает электричество, когда оно перемещается по электросети.Электроэнергетические предприятия вырабатывают трехфазный электрический ток высокого напряжения, который передается и преобразуется в двухфазный и однофазный ток через трансформаторные коробки. Трехфазный ток зарезервирован для использования на фабриках и аналогичных установках, где он питает большие двигатели, электрические печи и другую тяжелую технику. Проверить трехфазное напряжение можно, осмотрев трехфазный трансформатор.

    TL; DR (слишком длинный; не читал)

    Чтобы проверить трехфазное напряжение, с помощью электрического мультиметра проверьте все шесть проводов в коробке трансформатора, начиная с проводов с маркировкой line и заканчивая проводами с маркировкой нагрузка.

    Перед тестированием

    Перед тестированием трехфазного напряжения крайне важно проявить осторожность и принять соответствующие меры безопасности. Рекомендуется надевать заземляющий браслет. Когда все будет готово, переведите выключатель двигателя высоковольтного трансформатора в положение «выключено». Выкрутите винты, удерживающие крышку на выключателе, и снимите крышку. Настройте мультиметр на обнаружение переменного или постоянного напряжения в зависимости от того, что указано на коробке, подключите выводы зонда к «общему» и «вольтному» разъему и выберите диапазон напряжения несколько выше, чем напряжение, которое вы намереваетесь проверить.

    Испытательные линии

    Установив и откалиброванный мультиметр, проверьте внутреннюю часть трансформатора. В высоковольтных передачах чаще всего используются три провода: всего вы должны увидеть шесть проводов, по три с каждой стороны коробки. Клеммы, к которым прикреплены эти провода, должны быть помечены L1, L2 и L3 с одной стороны и T1, T2 и T3 с другой — провода L являются входящими или линейными проводами, каждый из которых несет одну фазу трехфазного тока. . Чтобы проверить входящее напряжение, поместите один из щупов мультиметра на L1, а другой — на L2.Подождите, пока мультиметр покажет напряжение, а затем повторите тесты, проверяя L1 и L3, затем L2 и L3. Если трансформатор работает нормально, показания напряжения должны быть одинаковыми после каждого теста.

    Тестовые нагрузки

    После проверки входящего напряжения необходимо проверить выходное напряжение. Не снимая коробку, проверьте мультиметром выводы T1 и T2, как вы это делали с линейными проводами. Проверьте T2 и T3, затем T1 и T3. Показания напряжения для каждого теста должны быть нулевыми.Когда вы будете готовы, осторожно включите коробку и повторите этот тест проводов нагрузки, чтобы определить исходящее трехфазное напряжение. Между тестами должно быть небольшое изменение напряжения.

    Как работают электродвигатели и генераторы

    Электромобили используют исключительно электродвигатели для движения, а гибриды используют электродвигатели, чтобы помочь своим двигателям внутреннего сгорания при передвижении. Но это не все. Эти самые двигатели могут использоваться и используются для выработки электроэнергии (в процессе рекуперативного торможения) для зарядки бортовых аккумуляторов этих транспортных средств.

    Самый частый вопрос: «Как это может быть … как это работает?» Большинство людей понимают, что для работы двигатель работает от электричества — они каждый день видят это в своих бытовых приборах (стиральных машинах, пылесосах, кухонных комбайнах).

    Но идея о том, что двигатель может «вращаться в обратном направлении», фактически вырабатывая электричество, а не потребляя его, кажется почти магией. Но как только связь между магнитами и электричеством (электромагнетизм) и концепция сохранения энергии становится понятной, загадка исчезает.

    Электромагнетизм

    Электроэнергия и выработка электроэнергии начинаются со свойства электромагнетизма — физических отношений между магнитом и электричеством. Электромагнит — это устройство, которое действует как магнит, но его магнитная сила проявляется и контролируется электричеством.

    Когда провод, сделанный из проводящего материала (например, меди), движется через магнитное поле, в проводе создается ток (элементарный генератор). И наоборот, когда электричество проходит через провод, намотанный вокруг железного сердечника, и этот сердечник находится в присутствии магнитного поля, он будет двигаться и скручиваться (очень простой двигатель).

    Моторы / генераторы

    Мотор / генераторы — это действительно одно устройство, которое может работать в двух противоположных режимах. Вопреки тому, что иногда думают люди, это не означает, что два режима двигателя / генератора работают в обратном направлении друг от друга (что в качестве двигателя устройство вращается в одном направлении, а в качестве генератора оно вращается в противоположном направлении).

    Вал всегда вращается одинаково. «Смена направления» заключается в потоке электричества. В качестве двигателя он потребляет электричество (поступает) для производства механической энергии, а в качестве генератора он потребляет механическую энергию для производства электроэнергии (вытекает).

    Электромеханическое вращение

    Электродвигатели / генераторы обычно бывают двух типов: переменного (переменного тока) или постоянного (постоянного тока), и эти обозначения указывают на тип электроэнергии, которую они потребляют и генерируют.

    Если не вдаваться в подробности и не затушевывать проблему, то вот разница: переменный ток меняет направление (чередуется) по мере прохождения через цепь. Постоянный ток течет в одном направлении (остается неизменным) при прохождении через цепь.

    Тип используемого тока в основном зависит от стоимости устройства и его эффективности (двигатель / генератор переменного тока, как правило, дороже, но также намного эффективнее). Достаточно сказать, что в большинстве гибридов и во многих более крупных полностью электрических транспортных средствах используются двигатели / генераторы переменного тока — так что это тип, на котором мы сосредоточимся в этом объяснении.

    Двигатель / генератор переменного тока состоит из 4 основных частей:

    • Якорь с проволочной обмоткой (ротор) на валу
    • Поле магнитов, которые индуцируют электрическую энергию, уложенную бок о бок в корпусе (статоре)
    • Контактные кольца, пропускающие переменный ток к / от якоря
    • Щетки, которые контактируют с контактными кольцами и передают ток в / из электрической цепи

    Генератор переменного тока в действии

    Якорь приводится в движение механическим источником энергии (например, при промышленном производстве электроэнергии это будет паровая турбина).Когда этот намотанный ротор вращается, его проволочная катушка проходит над постоянными магнитами в статоре, и в проводах якоря создается электрический ток.

    Но поскольку каждая отдельная петля в катушке сначала проходит через северный полюс, а затем последовательно через южный полюс каждого магнита, когда он вращается вокруг своей оси, индуцированный ток постоянно и быстро меняет направление. Каждое изменение направления называется циклом и измеряется в циклах в секунду или герцах (Гц).

    В Соединенных Штатах частота цикла составляет 60 Гц (60 раз в секунду), тогда как в большинстве других развитых стран мира она составляет 50 Гц.Отдельные контактные кольца установлены на каждом из двух концов проволочной петли ротора, чтобы обеспечить путь для выхода тока из якоря. Щетки (которые на самом деле являются угольными контактами) скользят по контактным кольцам и завершают путь для тока в цепь, к которой подключен генератор.

    Двигатель переменного тока в действии

    Действие двигателя (подача механической энергии), по сути, противоположно действию генератора. Вместо того, чтобы вращать якорь для выработки электричества, ток подается по цепи через щетки и контактные кольца в якорь.Этот ток, протекающий через ротор (якорь) с обмоткой, превращает его в электромагнит. Постоянные магниты в статоре отражают эту электромагнитную силу, заставляя якорь вращаться. Пока электричество течет по цепи, двигатель будет работать.

    Электродвигатели и генераторы

    Электродвигатели, генераторы, генераторы и громкоговорители объясняются с помощью анимации и схем.
    Это страница ресурсов Physclips, многоуровневого мультимедийного введения в физику (загрузите анимацию на этой странице).


    Двигатели постоянного тока

    Простой двигатель постоянного тока имеет катушку с проволокой, которая может вращаться в магнитном поле. В
    ток в катушке подается через две щетки, которые обеспечивают подвижный контакт с
    разрезное кольцо. Катушка находится в постоянном магнитном поле. Силы приложили
    на токоведущих проводах создают крутящий момент на катушке.

    Сила F на проводе длиной L, по которому течет ток i в магнитном поле.
    B равно iLB, умноженному на синус угла между B и i, который будет равен 90 °, если
    поля были равномерно вертикальными.Направление F идет справа
    правило руки *, как показано здесь. Две силы, показанные здесь, равны и противоположны,
    но они смещены вертикально, поэтому создают крутящий момент. (Силы на
    две другие стороны катушки действуют по одной и той же линии и поэтому не создают крутящего момента.)

      * Для запоминания направления силы используется ряд различных символов. Некоторые используют правую руку, некоторые — левую. Для студентов, которые знают умножение векторов, легко использовать силу Лоренца напрямую: F = q v X B , откуда F = i dL В .Это источник диаграммы, показанной здесь.

    Катушку также можно рассматривать как магнитный диполь или небольшой электромагнит,
    как указано стрелкой SN: согните пальцы правой руки в
    направление течения, а большой палец — северный полюс. В эскизе
    Справа изображен электромагнит, образованный катушкой ротора.
    как постоянный магнит, и тот же крутящий момент (север притягивает юг)
    действовать, чтобы выровнять центральный магнит.

      Мы используем синий для Северного полюса и красный для Южного. Это просто соглашение, чтобы сделать ориентацию ясной: нет никакой разницы в материалах на обоих концах магнита, и они обычно не окрашиваются в другой цвет.

    Обратите внимание на влияние щеток на разрезное кольцо . Когда
    плоскость вращающейся катушки достигает горизонтали, щетки разорвут контакт
    (теряется не так много, потому что это точка нулевого момента все равно — силы
    действовать внутрь).Угловой момент катушки переносит ее через этот разрыв.
    точка, и ток течет в противоположном направлении, что меняет направление на противоположное.
    магнитный диполь. Итак, после прохождения точки останова ротор продолжает движение.
    повернуть против часовой стрелки и начать выравнивание в обратном направлении. в
    В следующем тексте я буду в основном использовать картинку «крутящий момент на магните», но
    имейте в виду, что использование щеток или переменного тока может вызвать появление полюсов
    электромагнит, о котором идет речь, меняет положение, когда ток меняет направление.

    Крутящий момент, создаваемый в течение цикла, зависит от вертикального разделения
    две силы. Следовательно, это зависит от синуса угла между
    ось катушки и поле. Однако из-за разрезного кольца оно всегда
    в том же смысле. Анимация ниже показывает его изменение во времени, а вы
    можно остановить на любом этапе и проверить направление, приложив правую руку
    правило.

    Двигатели и генераторы

    Теперь двигатель постоянного тока также является генератором постоянного тока.Взгляните на следующую анимацию. В
    катушка, разрезное кольцо, щетки и магнит — это то же оборудование, что и двигатель
    выше, но катушка вращается, что генерирует ЭДС.

    Если вы используете механическую энергию для вращения катушки (N витков, область A) с равномерной
    угловая скорость ω в магнитном поле B ,
    это создаст в катушке синусоидальную ЭДС. ЭДС (ЭДС или электродвижущая сила — это почти то же самое, что и напряжение).Пусть θ будет
    угол между B и нормалью к катушке, поэтому магнитный поток φ равен
    NAB.cos θ. Закон Фарадея дает:

    Приведенная выше анимация будет называться генератором постоянного тока. Как и в двигателе постоянного тока,
    концы катушки соединяются с разрезным кольцом, две половины которого контактируют
    кистями. Обратите внимание, что щетки и разрезное кольцо «исправляют» создаваемую ЭДС:
    контакты организованы так, что ток всегда будет течь в одном и том же
    направление, потому что, когда катушка проходит мимо мертвой точки, где щетки
    встречаются зазор в кольце, соединения между концами катушки и
    внешние клеммы перевернуты.ЭДС здесь (без учета мертвой зоны, которая обычно бывает при нулевом напряжении) равна
    | NBAω sin ωt |,
    как нарисовано.

    Генератор

    Если нам нужен AC, нам не нужно исправление, поэтому нам не нужны разрезные кольца. (Этот
    это хорошая новость, потому что разрезные кольца вызывают искры, озон, радиопомехи и дополнительный износ. Если ты хочешь
    Постоянный ток, часто лучше использовать генератор и выпрямлять диоды.)

    В следующей анимации две кисти соприкасаются с двумя непрерывными кольцами, поэтому
    две внешние клеммы всегда подключены к одним и тем же концам катушки.Результатом является не исправленная синусоидальная ЭДС, заданная NBAω sin ωt,
    который показан на следующей анимации.

    Это генератор переменного тока. Преимущества переменного и постоянного тока
    генераторы сравниваются в разделе ниже. Выше мы видели, что двигатель постоянного тока
    также является генератором постоянного тока. Точно так же генератор переменного тока также является двигателем переменного тока. Тем не мение,
    это довольно негибкий. (Смотри как
    настоящие электродвигатели работают для более подробной информации.)

    Задняя ЭДС

    Теперь, как показывают первые две анимации, двигатели и генераторы постоянного тока могут быть
    то же самое. Например, двигатели поездов становятся генераторами, когда поезд
    замедляется: они преобразуют кинетическую энергию в электрическую и
    мощность обратно в сеть. В последнее время несколько производителей начали выпуск автомобилей.
    рационально. В таких автомобилях электродвигатели, используемые для привода автомобиля, также
    используется для зарядки аккумуляторов при остановке автомобиля — это называется регенеративным
    торможение.

    Итак, вот интересное следствие. Каждый двигатель — это генератор. Это
    правда, в некотором смысле, даже когда он функционирует как двигатель. ЭДС, что мотор
    генерирует называется обратной ЭДС . Обратная ЭДС увеличивается с увеличением
    скорость из-за закона Фарадея. Итак, если двигатель не нагружен, он очень сильно крутится.
    быстро и разгоняется до появления обратной ЭДС плюс падение напряжения из-за потерь,
    равно напряжению питания. Обратную ЭДС можно рассматривать как «регулятор»:
    он останавливает двигатель, вращающийся бесконечно быстро (что избавляет физиков от некоторого затруднения).Когда двигатель загружен, то
    фаза напряжения становится ближе к фазе тока (начинает
    выглядят резистивными), и это кажущееся сопротивление дает напряжение. Итак, спина
    Требуемая ЭДС меньше, и двигатель вращается медленнее. (Чтобы добавить обратно
    ЭДС, которая является индуктивной, к резистивной составляющей необходимо добавить напряжения
    которые не совпадают по фазе. См. AC
    схем.)

    Катушки обычно имеют сердечники

    На практике (и в отличие от схем, которые мы нарисовали) генераторы и постоянный ток
    двигатели часто имеют сердечник с высокой проницаемостью внутри катушки, так что большие
    магнитные поля создаются умеренными токами.Это показано слева в
    рисунок ниже, на котором статоры (статические магниты)
    постоянные магниты.

    Моторы универсальные

    Магниты статора также могут быть выполнены в виде электромагнитов, как показано выше.
    справа. Два статора намотаны в одном направлении, чтобы
    поле в том же направлении, а ротор имеет поле, которое дважды меняет направление
    за цикл, потому что он подключен к щеткам, которые здесь не указаны.Один
    Преимущество наличия статоров в двигателе состоит в том, что можно сделать двигатель
    который работает от переменного или постоянного тока, так называемый универсальный двигатель . Когда вы едете
    у такого мотора с переменным током ток в катушке меняется дважды в каждом цикле
    (помимо изменений со щеток), а вот полярность статоров
    изменяется одновременно, поэтому эти изменения аннулируются. (К сожалению, кисти еще остались, хотя я спрятал их в этом наброске.) За преимущества и
    недостатки постоянного магнита по сравнению со статорами с обмоткой см. ниже.
    Также смотрите больше
    на универсальных моторах.

    Построить простой мотор

    Чтобы построить этот простой, но странный мотор, вам понадобятся два довольно сильных магнита.
    (подойдут редкоземельные магниты диаметром около 10 мм,
    магниты), жёсткий медный провод (не менее 50 см), два провода с крокодилом
    зажимы на обоих концах, фонарь на шесть вольт, две банки для безалкогольных напитков, два блока
    дерева, липкой ленты и острого гвоздя.

    Сделайте катушку из жесткого медного провода, чтобы не нуждаться во внешних
    служба поддержки. Намотайте от 5 до 20 витков по кругу диаметром около 20 мм и
    два конца радиально направлены наружу в противоположных направлениях. Эти цели будут
    быть одновременно осью и контактами. Если провод имеет лаковую или пластиковую изоляцию,
    снимите его на концах.

    Опоры оси могут быть выполнены из алюминия, поэтому
    что они создают электрический контакт.Например, проткнуть безалкогольный напиток
    банки с гвоздем, как показано. Расположите два магнита с севера на юг,
    так что магнитное поле проходит через катушку под прямым углом к
    оси. Приклейте магниты изолентой или приклейте к деревянным блокам (не показаны
    на схеме), чтобы они оставались на нужной высоте, затем переместите блоки
    поставить их на место, достаточно близко к катушке. Сначала поверните катушку
    так что магнитный поток через катушку равен нулю, как показано на схеме.

    Теперь возьмем аккумулятор и два провода с зажимами типа «крокодил». Соединять
    два вывода батареи к двум металлическим опорам для
    катушка и она должна повернуться.

    Обратите внимание, что у этого двигателя есть по крайней мере одна «мертвая зона»: он часто останавливается.
    в положении, когда на катушке отсутствует крутящий момент. Не уходи
    он горит слишком долго: он быстро разряжает аккумулятор.

    Оптимальное количество витков в катушке зависит от внутреннего
    сопротивление аккумулятора, качество опорных контактов и
    тип провода, поэтому вам следует поэкспериментировать с разными значениями.

    Как уже говорилось выше, это тоже генератор, но очень
    неэффективный. Чтобы увеличить ЭДС, используйте больше витков (может потребоваться
    использовать более тонкую проволоку и рамку для намотки.) Вы можете использовать
    например, электродрель, чтобы быстро ее повернуть, как показано на рисунке выше.
    Воспользуйтесь осциллографом, чтобы посмотреть на генерируемую ЭДС. Это переменный или постоянный ток?

    У этого двигателя нет разъемного кольца, почему
    он работает на DC? Проще говоря, если бы он был точно симметричным, это не сработало бы.Однако, если ток в одном полупериоде немного меньше, чем в другом, то средний крутящий момент не будет равен нулю, и, поскольку он вращается достаточно быстро, угловой момент, приобретенный в течение полупериода с большим током, переносит его через полупериод, когда крутящий момент находится в противоположном направлении. По крайней мере, два эффекта могут вызвать асимметрию. Даже если провода полностью зачищены и чистые, контактное сопротивление вряд ли будет одинаковым даже в состоянии покоя. Кроме того, само вращение вызывает прерывистый контакт, поэтому, если во время одной фазы есть более длительные отскоки, этой асимметрии будет достаточно.В принципе, вы можете частично зачистить провода таким образом, чтобы ток был равен нулю за один полупериод.

    Альтернативная версия простого двигателя Джеймса
    Тейлор.

    Еще более простой двигатель (который также намного проще для понимания!) — это униполярный двигатель.

    Двигатели переменного тока

    С помощью переменного тока мы можем изменить направление поля без использования щеток.Это хорошие новости, потому что мы можем избежать дуги, образования озона и
    омическая потеря энергии, которую могут повлечь за собой щетки. Далее, потому что кисти
    контактируют между движущимися поверхностями, они изнашиваются.

    Первое, что нужно сделать в двигателе переменного тока, — это создать вращающееся поле. ‘Обычный’
    Переменный ток от 2-х или 3-х контактной розетки — это однофазный переменный ток — он имеет одну синусоидальную
    разность потенциалов создается только между двумя проводами — активным и нейтральным.
    (Обратите внимание, что заземляющий провод не пропускает ток, за исключением
    электрические неисправности.) При однофазном переменном токе можно создать вращающееся поле.
    за счет генерации двух противофазных токов с помощью, например, конденсатора.
    В показанном примере два тока сдвинуты по фазе на 90 °, поэтому вертикальный
    составляющая магнитного поля синусоидальная, а горизонтальная косусоидальная,
    как показано. Это дает поле, вращающееся против часовой стрелки.

    (* Меня попросили объяснить это: из простого AC
    Теоретически, ни катушки, ни конденсаторы не имеют напряжения в фазе с
    электрический ток.В конденсаторе напряжение максимально, когда заряд
    закончил течь на конденсатор и вот-вот начнет стекать.
    Таким образом, напряжение отстает от тока. В чисто индуктивной катушке
    падение напряжения является наибольшим, когда ток изменяется наиболее быстро, что
    также, когда ток равен нулю. Напряжение (падение) опережает ток.
    В моторных катушках фазовый угол меньше 90, потому что электрические
    энергия преобразуется в механическую энергию.)

    На этой анимации графики показывают изменение токов во времени.
    в вертикальной и горизонтальной катушках. График компонент поля B x и
    B y показывает, что векторная сумма этих двух полей является вращающейся
    поле. Основное изображение показывает вращающееся поле. Он также показывает полярность
    магнитов: как указано выше, синий представляет северный полюс, а красный — южный полюс.

    Если мы поместим постоянный магнит в эту область вращающегося поля, или если мы положим
    в катушке, ток которой всегда течет в одном и том же направлении, тогда это становится
    синхронный двигатель .В широком диапазоне условий двигатель будет
    повернуть со скоростью магнитного поля. Если у нас много статоров, вместо этого
    всего двух пар, показанных здесь, то мы могли бы рассматривать его как шаговый
    двигатель: каждый импульс перемещает ротор на следующую пару задействованных полюсов.
    Пожалуйста, помните мое предупреждение об идеализированной геометрии: настоящие шаговые двигатели
    десятки полюсов и довольно сложные геометрические формы!

    Двигатели асинхронные

    Теперь, поскольку у нас есть изменяющееся во времени магнитное поле, мы можем использовать наведенную ЭДС
    в катушке — или даже просто вихревые токи в проводнике — чтобы ротор
    магнит.Правильно, если у вас есть вращающееся магнитное поле, вы можете просто
    вставил проводник и получается. Это дает несколько преимуществ
    асинхронные двигатели
    : отсутствие щеток или коммутатора означает более простое производство, нет
    износ, отсутствие искр, отсутствие образования озона и отсутствие связанных с этим потерь энергии
    с ними. Слева внизу схематическое изображение асинхронного двигателя. (Для фотографий
    настоящие асинхронные двигатели и более подробную информацию см. в разделе Индукция.
    двигатели.)

    Ваш браузер не поддерживает видео тег.

    Анимация справа представляет двигатель с короткозамкнутым ротором . Белка
    клетка имеет (во всяком случае, в этой упрощенной геометрии!) два круглых проводника, соединенных
    несколькими прямыми стержнями. Любые два стержня и соединяющие их дуги образуют
    катушка — на что указывают синие черточки на анимации. (Только два из
    для простоты показано много возможных схем.)

    На этой схеме показано, почему их можно назвать двигателями с короткозамкнутым ротором.Реальность иная: фотографии и подробности см. В разделе «Индукция».
    моторы. Проблема с показанными асинхронными двигателями и двигателями с короткозамкнутым ротором
    в этой анимации показано, что конденсаторы высокой стоимости и высокого напряжения
    стоят дорого. Одним из решений является двигатель с экранированным полюсом, но его вращающийся
    поле имеет некоторые направления, в которых крутящий момент небольшой, и имеет тенденцию
    бежать назад при некоторых условиях. Самый простой способ избежать этого —
    использовать многофазные двигатели.

    Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока

    Однофазный используется в домашних условиях для приложений с низким энергопотреблением, но
    у него есть недостатки. Во-первых, он выключается 100 раз в секунду (вы не
    обратите внимание, что флуоресцентные лампы мигают с такой скоростью, потому что ваши глаза
    слишком медленные: даже 25 изображений в секунду на экране телевизора достаточно, чтобы дать
    иллюзию непрерывного движения.) Во-вторых, это делает его неудобным
    для создания вращающихся магнитных полей.По этой причине некоторая высокая мощность (несколько
    кВт) для бытовых устройств может потребоваться трехфазная установка. Промышленное применение
    широко использовать трехфазный двигатель, трехфазный асинхронный двигатель является стандартным
    рабочая лошадка для приложений большой мощности. Три провода (не считая земли)
    несут три возможных разности потенциалов, которые не совпадают по фазе с каждым
    другое на 120 °, как показано на анимации ниже. Таким образом, три статора плавно
    вращающееся поле. (Посмотри это
    ссылка для получения дополнительной информации о трехфазном питании.)

    Если поместить постоянный магнит в такой набор статоров, он станет синхронным.
    трехфазный двигатель
    . На анимации изображена беличья клетка, в которой
    простота показана только одна из многих петель наведенного тока. Без
    механической нагрузки, он вращается практически синхронно с вращающимся полем.
    Ротор не обязательно должен быть беличьей клеткой: на самом деле любой проводник, который будет
    переносимые вихревые токи будут вращаться, стремясь следовать за вращающимся полем.Такая компоновка может дать асинхронный двигатель , обладающий высоким КПД,
    высокая мощность и высокие крутящие моменты в диапазоне скоростей вращения.

    Линейные двигатели

    Набор катушек можно использовать для создания магнитного поля, которое переводит, скорее,
    чем вращается. На паре катушек на анимации ниже подается импульс от
    слева направо, поэтому область магнитного поля перемещается слева направо. А
    постоянный или электромагнит будет стремиться следовать за полем.Так что простой
    плита из проводящего материала, потому что наведенные в ней вихревые токи (не показаны)
    содержат электромагнит. В качестве альтернативы мы могли бы сказать, что из Фарадея
    закон, ЭДС в металлической плите всегда индуцируется, чтобы противодействовать любому изменению
    в магнитном потоке, а силы на токах, вызванные этой ЭДС, сохраняют
    поток в плите почти постоянный. (Вихревые токи на этой анимации не показаны.)

    В качестве альтернативы мы могли бы иметь комплекты катушек с питанием в подвижной части,
    и индуцировать вихревые токи в рельсе.В любом случае получается линейный двигатель,
    который был бы полезен, скажем, для поездов на магнитной подвеске. (В анимации геометрия
    как обычно на этом сайте, в высшей степени идеализирован, и только один вихревой ток
    показано.)

    Некоторые примечания к двигателям переменного и постоянного тока для приложений большой мощности

      Этот сайт изначально был написан в помощь старшеклассникам.
      и учителя в Новом Южном Уэльсе, Австралия, где в новой программе
      по истории и приложениям физики за счет самой физики,
      был введен.В новой программе в одной из точечных точек указано следующее:
      озадачивающее требование: «объясните, что двигатели переменного тока обычно вырабатывают малую мощность и
      связывают это с их использованием в электроинструментах «.

    Электродвигатели переменного тока используются для приложений с большой мощностью, когда это возможно. Три
    фазные асинхронные двигатели переменного тока широко используются для приложений большой мощности, в том числе
    тяжелая индустрия. Однако такие двигатели непригодны, если многофазность недоступна,
    или трудно доставить. Электропоезда тому пример: строить проще
    линии электропередач и пантографы, если нужен только один активный проводник, так что это
    обычно имеет постоянный ток, и многие двигатели поездов — постоянного тока.Однако из-за недостатков
    постоянного тока для высокой мощности, более современные поезда преобразуют постоянный ток в переменный, а затем бегут
    трехфазные двигатели.

    Однофазные асинхронные двигатели имеют проблемы с объединением приложений
    высокая мощность и гибкие условия нагрузки. Проблема заключается в создании
    вращающееся поле. Конденсатор может использоваться для подачи тока в один набор
    впереди катушки, но дорогие высоковольтные конденсаторы стоят дорого. Затененный
    Вместо них используются полюсы, но крутящий момент на некоторых углах невелик.Если нельзя
    создают плавно вращающееся поле, и если груз «проскальзывает» далеко за
    поле, то крутящий момент падает или даже меняется на противоположное.

    В электроинструментах и ​​некоторых приборах используются щеточные электродвигатели переменного тока. Кисти вводят
    потери (плюс образование дуги и озона). Полярность статора изменена.
    100 раз в секунду. Даже если материал сердечника выбран так, чтобы минимизировать гистерезис
    потерь («потери в железе»), это способствует неэффективности и возможности
    перегрева.Эти моторы можно назвать универсальными.
    двигатели, потому что они могут работать на постоянном токе. Это дешевое, но грубое решение.
    и неэффективно. Для приложений с относительно низким энергопотреблением, таких как электроинструменты,
    неэффективность обычно экономически не важна.

    Если доступен только однофазный переменный ток, можно исправить переменный ток и использовать
    Двигатель постоянного тока. Раньше сильноточные выпрямители были дорогими, но сейчас они становятся
    менее дорогой и более широко используемый. Если вы уверены, что понимаете
    принципы, пора перейти к Как
    настоящие электродвигатели работают Джона Стори.Или продолжайте здесь, чтобы найти
    о громкоговорителях и трансформаторах.


    Громкоговорители

    Громкоговоритель — это линейный двигатель с небольшим диапазоном. Имеет одинарное перемещение
    катушка, которая постоянно, но гибко подключена к источнику напряжения, поэтому
    нет кистей.

    The
    катушка движется в поле постоянного магнита, который обычно имеет форму
    для создания максимального усилия на катушке.Подвижная катушка не имеет сердечника, поэтому
    его масса невелика, и он может быстро ускоряться, что позволяет
    частота движения. В громкоговорителе катушка прикреплена к легкому весу.
    бумажный конус, который поддерживается на внутреннем и внешнем краях круглыми,
    плиссированные бумажные «пружины». На фотографии ниже динамик выходит за рамки
    нормальный верхний предел его перемещения, поэтому катушка видна над
    полюса магнита.

    Для низкочастотного звука с большой длиной волны необходимы большие диффузоры.Диаметр показанного ниже динамика составляет 380 мм. Колонки, предназначенные для
    низкие частоты называются вуферами. Они имеют большую массу и
    поэтому трудно быстро разогнаться для высокочастотных звуков.
    На фотографии ниже часть вырезана, чтобы показать
    внутренние компоненты.

    Твитеры — громкоговорители, предназначенные для высоких частот — могут быть просто
    динамики аналогичной конструкции, но с небольшими диффузорами и катушками малой массы.В качестве альтернативы они могут использовать пьезоэлектрические кристаллы для перемещения конуса.

    Громкоговорители представляют собой линейные двигатели со скромным диапазоном — возможно, десятки
    мм. Подобные линейные двигатели, хотя, конечно, без бумажного конуса, часто
    используется для радиального перемещения считывающей и записывающей головки на дисководе.

    Громкоговорители как микрофоны

    На картинке выше вы можете видеть, что картонная диафрагма (конус громкоговорителя) соединена с катушкой провода в магнитном поле.Если звуковая волна перемещает диафрагму, катушка будет двигаться в поле, создавая напряжение. Это принцип динамического микрофона — хотя в большинстве микрофонов диафрагма гораздо меньше конуса громкоговорителя. Итак, громкоговоритель должен работать как микрофон. Хороший проект: все, что вам нужно, это громкоговоритель и два провода, чтобы подключить его ко входу осциллографа или микрофонному входу вашего компьютера. Два вопроса: как вы думаете, что масса диффузора и катушки повлияет на частотную характеристику? Как насчет длины волны звуков, которые вы используете?


    Предупреждение: настоящие двигатели сложнее

    Эскизы двигателей были схемами, чтобы показать принципы.Пожалуйста, не сердитесь, если, когда вы разбираете мотор, он выглядит больше.
    сложный! (Смотри как
    настоящие электродвигатели работают.) Например, типичный двигатель постоянного тока
    вероятно, будет много отдельно намотанных катушек для обеспечения более плавного крутящего момента:
    всегда есть одна катушка, для которой синусоидальный член близок к единице.
    Это показано ниже для двигателя с обмотанными статорами (вверху) и
    постоянные статоры (внизу).


    Трансформаторы

    На фотографии изображен трансформатор, предназначенный для демонстрационных целей:
    первичная и вторичная обмотки четко разделены и могут быть удалены
    и заменен поднятием верхней части сердечника.Для наших целей отметим
    что у катушки слева меньше катушек, чем у правой (вставки
    показать крупные планы).

    На эскизе и схеме показан повышающий трансформатор. Чтобы сделать понижающий трансформатор,
    достаточно разместить источник справа, а нагрузку — слева. ( Важно
    Примечание по безопасности
    : для настоящего трансформатора вы можете только «подключить его задом наперед»
    только после проверки соответствия номинального напряжения.) Итак, как же
    трансформатор работает?

    Сердечник (заштрихованный) имеет высокую магнитную проницаемость, т.е. материал, из которого формируется
    магнитное поле намного легче, чем свободное пространство, из-за ориентации
    атомных диполей. (На фотографии сердечник — ламинированное мягкое железо.)
    В результате поле сконцентрировано внутри ядра, и почти
    силовые линии не выходят из ядра. Если следует, что магнитные потоки φ через
    первичный и вторичный примерно равны, как показано.Из Фарадея
    По закону ЭДС на каждом витке первичной или вторичной обмотки составляет −dφ / dt.
    Если пренебречь сопротивлением и другими потерями в трансформаторе, вывод
    напряжение равно ЭДС. Для N p витков первичной обмотки, это
    дает

    Для N с витков вторичной обмотки это дает

    Разделение этих уравнений дает уравнение преобразователя

    где r — коэффициент поворотов. А что с током? Если пренебречь потерями в
    трансформатор (см. ниже раздел об эффективности), и если мы предположим, что
    напряжение и ток имеют одинаковое фазовое соотношение в первичной и
    вторичный, то из сохранения энергии мы можем записать в установившемся состоянии:

      Power in = power out, поэтому

      V p I p = V s I s , откуда

      I s / I p = N p / N s = 1 / r.

    Так что ничего не получишь даром: если увеличишь напряжение, то уменьшишься.
    ток (по крайней мере) в тот же коэффициент. Обратите внимание, что на фотографии
    катушка с большим количеством витков имеет более тонкий провод, потому что она предназначена для меньшего
    ток, чем тот, с меньшим количеством витков.

    В некоторых случаях целью упражнения является уменьшение силы тока. В силе
    линии передачи, например, потери мощности при нагревании проводов из-за
    их ненулевое сопротивление пропорционально квадрату тока.Таким образом, передача электроэнергии от электростанции позволяет сэкономить много энергии.
    в город при очень высоких напряжениях, так что токи невелики.

    Наконец, и снова предполагая, что трансформатор идеален, давайте спросим, ​​что
    резистор во вторичной цепи «похож» на первичную цепь.
    В первичном контуре:

      V p = V s / r и I p =
      Я с .г так

      V p / I p = V s / r 2 I s =
      Р / р 2 .

    R / r 2 называется отраженным сопротивлением . При условии, что
    частота не слишком велика, и при наличии сопротивления нагрузки (условия
    обычно встречается в практических трансформаторах), индуктивное сопротивление первичной обмотки
    намного меньше, чем это отраженное сопротивление, поэтому первичная цепь ведет себя
    как если бы источник управлял резистором номиналом R / r 2 .

    КПД трансформаторов

    На практике реальные трансформаторы имеют КПД менее 100%.

    • Во-первых, это резистивные потери в катушках (потеря мощности I 2 .r).
      Для данного материала сопротивление катушек можно уменьшить, сделав
      их поперечное сечение большое. Удельное сопротивление также можно сделать низким, используя
      медь высокой чистоты. (См. Дрейф
      скорости и закон Ома.)
    • Во-вторых, в сердечнике наблюдаются потери на вихревые токи.Это может быть
      уменьшается за счет ламинирования сердечника. Ламинирование уменьшает площадь цепей
      в ядре, и таким образом уменьшите ЭДС Фарадея, и, таким образом, текущий текущий
      в ядре, и таким образом теряется энергия.
    • В-третьих, в сердечнике есть гистерезисные потери. Намагничивание и
      кривые размагничивания магнитных материалов часто немного отличаются
      (гистерезис или зависимость от истории), и это означает, что требуемая энергия
      намагничивать сердечник (при увеличении тока) не совсем
      восстанавливается во время размагничивания.Разница в энергии теряется в виде тепла.
      в основном.
    • Наконец, геометрический дизайн, а также материал сердечника могут
      быть оптимизированным, чтобы гарантировать, что магнитный поток в каждой катушке вторичной обмотки
      почти такой же, как и в каждой катушке первичной обмотки.
    Подробнее о трансформаторах: генераторы переменного и постоянного тока

    Трансформаторы работают только от переменного тока, что является одним из больших преимуществ переменного тока. Трансформеры
    позволяют понижать 240 В до уровня, удобного для цифровой электроники
    (всего несколько вольт) или для других приложений с низким энергопотреблением (обычно 12 В).Трансформеры
    повышайте напряжение для передачи, как упомянуто выше, и понижайте для безопасности
    распределение. Без трансформаторов потери электроэнергии при распределении
    сети, и без того высокие, были бы огромными. Возможно преобразование напряжения
    в DC, но сложнее, чем в AC. Кроме того, такие преобразования часто
    неэффективно и / или дорого. Дополнительным преимуществом переменного тока является то, что его можно использовать
    на двигателях переменного тока, которые обычно предпочтительнее двигателей постоянного тока для приложений большой мощности.


    Другие ресурсы от нас

    Некоторые внешние ссылки на веб-ресурсы по двигателям и генераторам

    • Гиперфизика:
      Электромоторы с сайта HyperPhysics в штате Джорджия. Отлично
      сайт
      габаритный, и моторный отсек для этого идеально подходит. Хорошо
      использование веб-графики. Имеет двигатели постоянного, переменного и асинхронного
      ссылки
    • Громкоговорители ..
      Еще больше хороших материалов от Государственной Гиперфизики Джорджии.Хорошая графика, хорошие объяснения
      и ссылки. Этот громкоговоритель
      сайт также включает в себя вложения.
    • http://members.tripod.com/simplemotor/rsmotor.htm A
      сайт, описывающий двигатель, построенный студентами. Ссылки на другие двигатели, построенные
      тот же студент и ссылки также на сайты о моторах.
    • http://www.specamotor.com A
      сайт, который сортирует двигатели различных производителей в соответствии со спецификациями, введенными пользователем.

    В чем разница между постоянными магнитами
    и наличие электромагнитов в двигателе постоянного тока? Это делает его более эффективным или
    более могущественный? Или просто дешевле?

    Когда я получил этот вопрос на Высшем
    Доска объявлений школьной физики, я отправил ее Джону
    Стори, который не только выдающийся астроном, но и строитель
    электромобилей.Вот его ответ:

    В общем, для небольшого двигателя намного дешевле использовать постоянные магниты.
    Материалы для постоянных магнитов продолжают совершенствоваться и стали настолько недорогими
    что даже правительство время от времени присылает вам бессмысленные магниты на холодильник
    через почту. Постоянные магниты также более эффективны, потому что нет энергии
    тратится на создание магнитного поля. Так зачем вообще использовать раневое поле?
    Двигатель постоянного тока? Вот несколько причин:

    • Если вы строите действительно большой двигатель, вам понадобится очень большой магнит и
      в какой-то момент раневое поле может подешеветь, особенно если очень
      для создания большого крутящего момента необходимо сильное магнитное поле.Имейте это в виду
      если вы проектируете поезд. По этой причине у большинства автомобилей есть стартеры.
      которые используют поле раны (хотя некоторые современные автомобили теперь используют постоянные
      магнитные двигатели).
    • У постоянного магнита магнитное поле имеет фиксированное значение (то есть
      что означает «постоянный»!) Напомним, что крутящий момент, создаваемый двигателем
      заданная геометрия равна произведению тока через якорь
      и напряженность магнитного поля.С двигателем с возбужденным полем у вас есть
      возможность изменения тока через поле и, следовательно, изменения
      моторные характеристики. Это открывает ряд интересных возможностей;
      вы ставите обмотку возбуждения последовательно с якорем, параллельно,
      или кормить из отдельно контролируемого источника? Пока есть достаточно
      крутящий момент для преодоления нагрузки на двигатель, внутреннего трения и т. д.,
      чем слабее магнитное поле, тем * быстрее * двигатель будет вращаться (при фиксированной
      Напряжение).Сначала это может показаться странным, но это правда! Итак, если вы хотите
      двигатель, который может производить большой крутящий момент в состоянии покоя, но при этом сильно вращаться
      скорости при низкой нагрузке (как продвигается конструкция поезда?), возможно
      раневое поле — вот ответ.
    • Если вы хотите, чтобы ваш двигатель работал как от переменного, так и от постоянного тока (так называемый «универсальный» двигатель),
      магнитное поле должно менять свою полярность каждые полупериод
      Электропитание переменного тока, чтобы крутящий момент на роторе всегда был в одном и том же направлении.Очевидно, что для достижения этой цели вам понадобится мотор с возбужденным полем.

    Мнения, выраженные в этих заметках, принадлежат мне и не обязательно отражают
    политика Университета Нового Южного Уэльса или Школы физики. В
    анимации сделал Джордж
    Hatsidimitris.

    Джо
    Вулф / [email protected]/ 61-2-9385
    4954 (UT + 10, +11 окт-март)

    Может ли электродвигатель работать как генератор?

    ДА, но это может быть сделано только в течение длительного времени с электродвигателем, который также предназначен для работы в качестве генератора, и если генератор будет работать параллельно с другим поколением, двигатель должен быть синхронным.

    Я служил в ВМС США на подводной лодке электриком-атомщиком. Моя электрическая установка включает в себя мотор-генераторы мощностью от 2 до 500 кВт. Когда сторона переменного тока работала как двигатель переменного тока, сторона постоянного тока была генератором постоянного тока, который подавал мощность на батарею субмарины, обратный ток и сторона постоянного тока становились двигателем постоянного тока, а двигатель переменного тока менял направление тока и работал как генератор переменного тока. Скорость и направление вращения электродвигателя-генератора переменного и постоянного тока с общим валом не менялись независимо от того, какой конец действовал как электродвигатель, а какой — как генератор.

    Я лично эксплуатировал, ремонтировал и обслуживал эти мотор-генераторы в течение 3 лет своей жизни, поверьте мне, я знаю, о чем говорю. Единственное, что изменило направление тока, — это повышение или понижение сопротивления через реостаты.

    Там, где вы не выполняете подключение, вы должны помнить о положительной и отрицательной клеммах генератора постоянного тока относительно напряжений на клеммах аккумулятора. Если положительный вывод машины постоянного тока составляет, например, 100 В постоянного тока, но положительное напряжение на клемме аккумулятора равно 100.1 В постоянного тока, ток выйдет из клеммы батареи, через двигатель постоянного тока на противоположную клемму батареи и через кислоту, чтобы замкнуть цепь. Если при увеличении тока шунта в двигателе постоянного тока клеммы машины постоянного тока по отношению к батарее будут выше, ток изменит направление и зарядит батарею.

    Имейте в виду, что в каждом работающем электродвигателе есть действие генератора, и каждый генератор имеет действие двигателя (противодействие ЭДС). Двигатели переменного тока не требуют пускового сопротивления, поскольку полное сопротивление обмоток и частота переменного тока ограничивают пусковой ток при пуске.Однако для двигателей постоянного тока требуются пусковые резисторы, потому что частота постоянного тока равна нулю, и, следовательно, без пускового сопротивления бросок очень велик; однако, как только двигатель постоянного тока вращается, пусковые резисторы отключены от цепи, потому что действие генератора (противодействие ЭДС) в электродвигателе ограничивает рабочий ток. Используя этот счетчик ЭДС через шунтирующий ток, вы можете управлять напряжением на клеммах машины постоянного тока.

    Другая вещь, которую вы должны иметь в виду, это то, что машина постоянного тока имеет коммутаторы, которые позволяют двигателю постоянного тока работать, иначе он повернется на 90 градусов и остановится, но коммутатор постоянно устанавливает и тормозит соединения, когда двигатель вращается, поэтому ротор полярность поля относительно полюсов статора остается правильной, а электродвигатель продолжает вращаться.Серийный двигатель постоянного тока будет работать от переменного тока, блендеры, буровые двигатели и т. Д. — это двигатели постоянного тока (универсальные двигатели). Несмотря на то, что полярность клемм с переменным током будет переключаться вперед и назад, из-за коммутатора и того факта, что тот же ток течет в поле и статоре, ток не меняется на противоположный при питании переменного тока, двигатель постоянного тока вращается только в одном направлении.

    С генератором переменного тока параллельно с другими генераторами переменного тока, если я попытаюсь повысить частоту, я подниму киловатт, а если я попытаюсь поднять напряжение, я подниму киловольт.Если я уменьшу частоту и напряжение в достаточной степени, генератор разгрузится до такой степени, что обратное направление тока и двигатели генератора переменного тока. С шунтирующим электродвигателем постоянного тока путем управления током, проходящим через шунтирующее охлаждение, клеммы машины постоянного тока будут превышать или быть ниже напряжения батареи / системы постоянного тока. Если клеммы постоянного тока выше напряжения батареи, ток будет течь в батарею, если клеммы постоянного тока упадут ниже напряжения батареи, ток изменит направление, и ток будет течь из батареи, и генератор постоянного тока станет двигателем постоянного тока без изменения направления .

    Электродвигатель — Технический центр Эдисона

    В
    электродвигатель был впервые разработан в 1830-х годах, через 30 лет после
    первая батарея. Интересно, что мотор был разработан до появления первых
    динамо-машина или генератор.

    Выше:
    Первый мотор Давенпорта

    1.)
    История и изобретатели:

    1834
    Томас Дэвенпорт
    из Вермонта разработал первый настоящий электродвигатель («настоящее» значение
    достаточно мощный, чтобы выполнить задачу) хотя Джозеф
    Генри и Майкл
    Фарадей создал ранние устройства движения с использованием электромагнитных полей.
    Ранние «моторы» создавали вращающиеся диски или рычаги, которые
    качался взад и вперед. Эти устройства не могли сделать никакой работы для человечества
    но были важны для того, чтобы проложить путь к лучшим двигателям в будущем.Различные двигатели Давенпорта были
    возможность запускать модельную тележку по круговой колее и другие задачи.
    Позже тележка оказалась первым важным приложением.
    электроэнергии (это была не лампочка). Рудиментарный
    полноразмерные электрические тележки
    были окончательно построены через 30 лет после смерти Давенпорта в 1850-х годах.

    Влияние электродвигателя на мир перед лампочками:

    Тележки и подключенные энергосистемы стоили очень дорого.
    строили, но перевозили миллионы людей на работу в 1880-е годы.До того как
    рост электросети в 1890-х гг. большинство людей (средний и
    низкие классы) даже в городах не было электрического света в
    дом.

    Только в 1873 году электродвигатель наконец добился коммерческого успеха.
    С 1830-х годов тысячи инженеров-новаторов улучшили двигатели и создали
    много вариаций. См. Другие страницы для получения более подробной информации об огромной истории электродвигателя.

    Выводы двигателя
    к генератору:

    После
    слабые электродвигатели были разработаны Фарадеем и Генри, другой
    Первопроходец по имени Ипполит Пикси понял это, запустив
    двигатель в обратном направлении он мог создавать импульсы электричества. К 1860-м годам
    разрабатывались мощные генераторы. Электротехническая промышленность не могла начаться, пока
    генераторы были разработаны, потому что батареи не были экономичным способом получения энергии
    потребности общества.Подробнее о генераторах
    и динамо здесь>

    2.)
    Как работают моторы

    Электродвигатели могут работать от переменного (AC) или постоянного (DC) тока. Двигатели постоянного тока были разработаны первыми
    и имеют определенные преимущества и недостатки. Каждый тип мотора работает
    по-разному, но все они используют силу электромагнитного поля.
    Мы поговорим об основных принципах электромагнитных полей.
    в двигателях, прежде чем вы сможете перейти к различным типам двигателей.

    переменного тока
    электродвигатели используют вторичную и первичную обмотку (магнит), первичную
    подключен к сети переменного тока (или непосредственно к генератору) и находится под напряжением. Вторичный получает энергию
    от первичной обмотки, не касаясь ее напрямую. Это делается с помощью
    сложные явления, известные как индукция.

    Справа: инженер работает над кастомными модификациями дрона-октокоптера. Восемь крошечных DC
    двигатели создают достаточно мощности, чтобы поднимать фунты полезной нагрузки.Более новые конструкции двигателей, подобные этому, используют
    редкоземельные металлы в статоре для создания более сильных магнитных полей в небольших и легких
    пакеты.

    Выше:
    универсальный двигатель, обычно используемый в большинстве электроинструментов. Имеет тяжелый
    плотный ротор.
    Выше:
    асинхронный двигатель может иметь «беличью клетку» или полый вращающийся
    катушка или тяжелый якорь.

    2.a) Детали электродвигателя:

    Есть много видов электродвигателей, но в целом они имеют похожие детали. Каждый мотор
    имеет статор , который может быть постоянным магнитом (как показано выше в «универсальном двигателе») или намотанными изолированными проводами.
    (электромагнит, как на фото вверху справа). Ротор находится посередине (большую часть времени) и подлежит
    к магнитному полю
    создается статором.Ротор вращается, поскольку его полюса притягиваются и отталкиваются полюсами статора. Смотрите наши
    видео ниже, показывающее, как это работает. В этом видео рассматривается бесщеточный двигатель постоянного тока, ротор которого находится снаружи, в других двигателях.
    тот же принцип обратный, с электромагнитами снаружи. Видео (1 минута):

    Мощность мотора:

    Сила двигателя (крутящий момент) определяется напряжением и
    длина провода электромагнита в статоре,
    чем длиннее провод (что означает больше катушек в статоре), тем сильнее магнитное поле.Это означает больше мощности для
    повернуть ротор. Смотрите наше видео, которое относится как к генераторам, так и к двигателям.
    Узнать больше.

    Арматура
    — вращающаяся часть двигателя — это раньше называлось ротором, это
    поддерживает вращающиеся медные катушки. На фото ниже вы не видите
    катушки, потому что они плотно заправлены в якорь. Гладкий
    корпус защищает катушки от повреждений.

    Статор
    — Корпус и катушки, составляющие внешнюю часть двигателя. В
    статор создает стационарное магнитное поле.

    Выше:
    В этом статоре отчетливо видны четыре отдельные катушки (якорь был
    удалено)

    Обмотка или
    «Катушка»
    — медные провода, намотанные на сердечник для создания
    или получить электромагнитную энергию.

    Провода, используемые в
    обмотки ДОЛЖНЫ быть изолированы. На некоторых фото вы увидите, что выглядит
    как обмотки из голого медного провода, это не так, это просто эмалированная
    с прозрачным покрытием.

    Медь
    это самый распространенный материал для обмоток. Алюминий также используется
    но должен быть толще, чтобы нести такую ​​же электрическую
    безопасно загружать.Медные обмотки позволяют использовать двигатель меньшего размера. Подробнее о меди>

    Перегорание мотора, устранение неисправностей:

    Если двигатель работает слишком долго или с чрезмерной
    нагрузки, он может «сгореть». Это означает, что высокая температура вызвала
    изоляция обмотки может сломаться или оплавиться, а затем обмотки закорочены
    когда они касаются друг друга, и двигатель выходит из строя. Вы также можете сжечь двигатель, подав на него большее напряжение, чем
    обмоточные провода рассчитаны на.В этом случае проволока расплавится в самом слабом месте, разорвав соединение. Ты можешь
    проверьте двигатель, чтобы увидеть, не перегорел ли он таким образом, проверив сопротивление (сопротивление) с помощью мультиметра.
    Как правило, при проверке двигателя вы должны искать черные метки на обмотках.

    Squirrel Cage — вторая катушка в асинхронном двигателе, см. Ниже
    чтобы увидеть, как это работает
    Индукция — генерация электродвижущей силы в замкнутом
    цепь изменяющимся магнитным потоком через цепь.В сети переменного тока
    уровень мощности повышается и понижается, это заряжает обмотку на
    момент создания магнитного поля. Когда мощность падает в цикле
    магнитное поле не может поддерживаться, и оно схлопывается. Это действие
    передает мощность через магнетизм на другую обмотку или катушку. УЧИТЬ
    БОЛЬШЕ об индукции здесь.

    3.) Типы электродвигателей переменного тока


    Двигатели переменного тока:

    3.а) Индукция
    Двигатель
    3.b) Универсальный двигатель (можно использовать постоянный или переменный ток)
    3.c) Синхронные двигатели
    3.d) Двигатели с экранированными полюсами


    См. Нашу страницу, посвященную асинхронным двигателям, здесь>

    Это мощный
    двигатель, который можно использовать с
    мощность переменного и постоянного тока.

    Преимущества :
    -Высокий пусковой крутящий момент и небольшой размер (хорошо для обычного использования в
    бытовые электроинструменты)
    -Может работать на высоких скоростях (отлично подходит для стиральных машин и электродрелей)

    Недостатки:
    — Щетки со временем изнашиваются

    Использует:
    приборы, ручной электроинструмент

    Посмотреть
    видео ниже:

    3.в) синхронный
    Моторы (Selsyn Motor)

    Этот мотор
    аналогичен асинхронному двигателю, за исключением того, что он движется с частотой сети.

    Мотор Selsyn
    был разработан в 1925 году и сейчас известен как Synchro. Узнать больше о
    их здесь .

    Преимущества: Обеспечивает постоянную скорость, которая определяется
    количество полюсов и частота подаваемого переменного тока.
    Недостатки: Не может работать с переменным крутящим моментом, этот двигатель будет
    остановиться или «вытащить» с заданным крутящим моментом.
    Использует: часы
    использует синхронные двигатели для обеспечения точной скорости вращения для
    Руки. Это аналог двигателя , и хотя скорость точна,
    шаговый двигатель лучше подходит для работы с компьютерами, так как он
    функционирует на жестких «ступенях» разворота.

    Этот мотор одинарный
    фазный двигатель переменного тока.Имеет только одну катушку с поворотным валом.
    в центре, отставание потока, проходящего вокруг катушки, вызывает
    сила магнита, чтобы двигаться по катушке. Это получает
    центральный вал с вращением вторичной обмотки.

    Цилиндр изготовлен
    из стали и имеет медные стержни, встроенные по длине в цилиндр
    поверхность.

    Преимущества: достигает высокого уровня крутящего момента, когда ротор
    начал быстро вращаться.
    Используется в вентиляторах, бытовой технике

    Недостатки: медленный запуск, низкий крутящий момент для запуска. Используется в вентиляторах,
    обратите внимание на медленный старт фанатов.
    Этот двигатель также используется в стоках стиральных машин, открывателях консервных банок и
    прочая бытовая техника.
    Другие виды двигателей лучше подходят для более мощных нужд выше 125
    Вт.

    Посмотреть
    видео ниже:


    4.) Двигатели постоянного тока (DC):

    Двигатели постоянного тока были первым видом электродвигателей. Обычно они составляют 75-80%
    эффективный. Они хорошо работают на регулируемых скоростях и обладают большим крутящим моментом.


    4.a) Общая информация
    4.b) Щеточные двигатели постоянного тока
    4.b.1) Двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой
    4.b.2) Двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой
    4.b.3) Двигатели-блины
    4.b.4) Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом
    4.b.5) С раздельным возбуждением (Sepex)
    4.c) Бесщеточные двигатели постоянного тока
    4.c.1) Шаговый двигатель
    4.c.2) Двигатели постоянного тока без сердечника / без сердечника

    Матовый
    Двигатели постоянного тока:

    Первый DC
    двигатели использовали щетки для передачи тока на другую сторону двигателя.
    Кисть названа так потому, что сначала имела форму метлы.Маленькие металлические волокна терлись о вращающуюся часть двигателя.
    поддерживать постоянный контакт. Проблема с кистями в том, что они изнашиваются
    со временем из-за механики. Кисти будут создавать искры
    из-за трения. Парки часто плавили изоляцию и становились причиной коротких замыканий.
    в арматуре и даже переплавил коммутатор.

    Первые моторы
    использовались на уличных железных дорогах.

    Использует сплит
    кольцевой коммутатор со щетками.
    Преимущества:
    -Используется во множестве приложений, имеет простой контроль скорости с помощью уровня
    напряжения для управления.
    -Имеет высокий пусковой момент (мощный пуск)
    Ограничения: щетки создают трение и искры, это может привести к перегреву
    устройство и плавить / сжигать щетки, поэтому максимальная скорость вращения
    ограничено. Искры также вызывают радиочастоты. вмешательство. (RFI)

    Есть
    пять типов двигателей постоянного тока со щетками:

    Двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой
    Двигатель с обмоткой серии постоянного тока
    Составной двигатель постоянного тока — комбинированный и дифференциально смешанный
    Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом
    Двигатель с раздельным возбуждением
    Двигатель-блинчик

    Бесщеточный
    Двигатели постоянного тока:

    Щетка
    заменен внешним электрическим выключателем, который синхронизируется с
    положение двигателя (он изменит полярность по мере необходимости, чтобы сохранить
    вал двигателя вращается в одном направлении)
    — Более эффективен, чем щеточные двигатели
    — Используется, когда контроль скорости должен быть точным (например, в дисководах, ленте
    машины, электромобили и т. д.)
    -Долгий срок службы, так как работает при более низкой температуре и нет щеток
    изнашиваться.

    Типы
    бесщеточные двигатели постоянного тока:
    Шаговый двигатель
    Двигатели постоянного тока без сердечника / без сердечника

    4.b) ЩЕТОЧНЫЙ
    ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА:

    4.b.1) DC
    Электродвигатель с параллельной обмоткой

    Шунт постоянного тока
    Электродвигатель подключен так, что катушка возбуждения подключена параллельно с
    арматура.Обе обмотки получают одинаковое напряжение. Катушка шунтирующего поля
    намотан множеством витков тонкой проволоки для создания высокого сопротивления. Этот
    гарантирует, что катушка возбуждения будет потреблять меньше тока, чем якорь
    (ротор).

    Арматура
    (видно выше, это длинная толстая вращающаяся цилиндрическая часть) имеет толстую
    медные провода, чтобы через них проходил большой ток,
    завести мотор.

    В качестве арматуры
    витков (см. фото ниже) ток ограничен противоэлектродвижущим
    сила.

    Сила
    катушки шунтирующего поля определяет скорость и крутящий момент двигателя.

    Преимущества:
    Шунтирующий двигатель постоянного тока регулирует свою скорость. Это означает, что если загрузка
    При добавлении якоря замедляется, КЭДС уменьшается, в результате чего якорь
    ток увеличивается. Это приводит к увеличению крутящего момента, что помогает
    переместить тяжелый груз. При снятии нагрузки якорь ускоряется,
    CEMF увеличивается, что ограничивает ток, а крутящий момент уменьшается.

    Конвейер
    Пример ленты
    : Представьте, что конвейерная лента движется с заданной скоростью, затем
    в пояс входит тяжелая коробка. Этот тип двигателя будет поддерживать движение ремня.
    с постоянной скоростью независимо от того, сколько коробок движется по ленте.

    Посмотреть
    видео ниже о действии параллельного двигателя постоянного тока !:

    4.б.2) DC
    двигатель с последовательным заводом

    Двигатель с серийной обмоткой — это двигатель постоянного тока с самовозбуждением. Обмотка возбуждения подключена
    внутри последовательно с обмоткой ротора. Таким образом обнажается обмотка возбуждения в статоре.
    до полного тока, создаваемого обмоткой ротора.

    Этот тип двигателя похож на двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой, за исключением того, что
    обмотки возбуждения сделаны из более тяжелого провода, поэтому он может выдерживать более высокие токи.

    Применение: Этот тип двигателя используется в промышленности в качестве пускового двигателя из-за большого крутящего момента.

    Подробнее о двигателе с последовательным заводом:
    , статья 1

    Статья 2

    4.b.3) Блин
    Двигатель постоянного тока (также известный как двигатель с печатным якорем)

    Блин
    мотор — мотор без железа.Большинство двигателей имеют медную обмотку.
    железный сердечник.

    Видео с демонстрацией
    примеры мотора-блинчика:

    Преимущества:
    Точное регулирование скорости, плоский профиль, не имеет зубцов, которые возникают
    утюгом в электромагните

    Недостатки:
    плоская форма не подходит для всех приложений

    Имеет обмотку
    в форме плоского эпоксидного диска между двумя магнитами с сильным магнитным потоком.Это полностью
    без железа, что делает большую эффективность. Используется в сервоприводах, был первым
    спроектирован как моторы стеклоочистителя и видеоиндустрии, так как он
    был очень плоским в профиль и имел хороший контроль скорости. Компьютеры и видео / аудио
    запись всей использованной магнитной ленты, точный и быстрый контроль скорости
    был нужен, поэтому для этого был разработан мотор-блин. Сегодня это используется
    во множестве других приложений, включая робототехнику и сервосистемы.

    4.b.4) Составной двигатель постоянного тока (накопительный и дифференциально-составной)

    Это еще один самовозбуждающийся двигатель с последовательными и шунтирующими катушками возбуждения.
    Он имеет эффективное регулирование скорости и приличный пусковой крутящий момент.

    Узнайте больше об этом типе двигателя здесь.

    4.b.5) Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом

    Этот тип двигателя хорошо работает на высоких оборотах и ​​может быть очень компактным.

    Область применения: компрессоры, другое промышленное применение.

    Узнайте больше об этом типе двигателя здесь.

    4.б.6) Отдельно
    возбужденный (сепекс)

    SepEx имеет обмотку возбуждения, которая питается отдельно от якоря с прямым
    текущий сигнал. Полевой магнит также имеет собственный источник постоянного тока. В результате вы увидите это
    Тип двигателя имеет четыре провода — 2 для возбуждения и 2 для якоря.

    Этот электродвигатель представляет собой щеточный электродвигатель постоянного тока.
    который имеет более широкие кривые крутящего момента, чем двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой.

    Узнайте больше об этом типе двигателя здесь.

    4.c) Бесщеточные двигатели постоянного тока:

    4.c.1) Шаговый
    Двигатель

    Шаговый
    мотор — это тип бесщеточного мотора, который перемещает центральный вал один
    часть хода за раз.Это делается с помощью зубчатых электромагнитов.
    вокруг куска железа в форме централизованной шестерни. Есть много видов
    шаговых двигателей. Они используются в системах, которые перемещают объекты с высокой точностью.
    положение, как сканер , дисковод и промышленная лазерная резьба
    устройства
    .

    Посмотреть
    видео шагового двигателя в действии ниже:

    4.в.2) Без сердечника
    / Двигатели постоянного тока без железа

    Медь намотанная
    или алюминиевый сердечник вращается вокруг магнита без использования железа. Этот
    делается путем придания цилиндрической формы.
    Преимущество: легкий и быстрый запуск вращения (используется в компьютере
    жестких дисков)
    Недостаток: легко перегревается, так как железо обычно действует как
    радиатор, для охлаждения необходим вентилятор.

    Узнайте больше об этом типе двигателя здесь.

    Источники:
    Документы Джозефа Генри — Смитсоновский институт
    Denver Electric Motor Company
    Стив Нормандин
    Википедия
    Томас Дэвенпорт — доктор Фрэнк Уикс мл.

    DIY Электромобиль

    Связанные темы:

    Разница между двигателем и генератором (со сравнительной таблицей)

    Электродвигатель и генератор различаются по различным факторам, таким как основной принцип работы или функция двигателя и генератора.Потребление или производство электроэнергии, ее приводной элемент, наличие тока в обмотке. За правилом Флеминга следуют двигатель и генератор.

    Различия между двигателем и генератором объясняются ниже в виде таблицы.

    ОСНОВА ДВИГАТЕЛЬ ГЕНЕРАТОР
    Функция Двигатель преобразует электрическую энергию в механическую энергию Генератор преобразует механическую энергию в электрическую.
    Электричество Используется электричество. Вырабатывает электроэнергию
    Ведомый элемент Вал двигателя приводится в движение магнитной силой, развиваемой между якорем и полем. Вал прикреплен к ротору и приводится в действие механической силой.
    Ток В двигателе ток должен подводиться к обмоткам якоря. В генераторе ток вырабатывается в обмотках якоря.
    Соблюдение правила Двигатель следует правилу левой руки Флеминга. Генератор следует правилу правой руки Флеминга.
    Пример Электромобиль или велосипед являются примером электродвигателя. Энергия в виде электроэнергии вырабатывается на электростанциях.

    Двигатель и генератор почти аналогичны с точки зрения конструкции, поскольку оба имеют статор и ротор. Основное различие между ними заключается в том, что двигатель представляет собой электрическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую.Генератор противоположен этому двигателю. Он преобразует механическую энергию в электрическую.

    Разница между двигателем и генератором.

    1. Двигатель преобразует электрическую энергию в механическую, а генератор — наоборот.
    2. Электроэнергия используется в двигателе, но генератор производит электричество.
    3. Вал двигателя приводится в движение магнитной силой, развиваемой между якорем и обмотками возбуждения, тогда как в случае генератора вал прикреплен к ротору и приводится в движение механической силой.