Электрические двигатели (8 класс)

1.

8 класс

2.

Электрические двигатели
Электрический двигатель — это
электрическая машина в которой
электрическая энергия преобразуется в
механическую, побочным эффектом
является выделение тепла.

3.

Конструкция
электродвигателя
Основными компонентами вращающегося
электродвигателя являются статор и
ротор. Статор - неподвижная часть, ротор вращающаяся часть.

4.

Принцип работы электродвигателя
1. Согласно закону Ампера на проводник
с током I в магнитном поле будет
действовать сила F.
2. Если проводник с током I согнуть в
рамку и поместить в магнитное поле, то
две стороны рамки, находящиеся под
прямым углом к магнитному полю, будут
испытывать противоположно
направленные силы F

5.

Принцип работы электродвигателя
3. Силы, действующие на рамку,
создают крутящий момент или момент
силы, вращающий ее.
4. Производимые электродвигатели имеют
несколько витков на якоре, чтобы
обеспечить больший постоянный момент.
5. Магнитное поле может создаваться как
магнитами, так и электромагнитами.
По закону электромагнитной
индукции ток протекающий в рамки будет
индуцировать ток в обмотки
электромагнита, который в свою очередь
будет создавать магнитное поле.

6.

Принцип работы
электродвигателей
В основе работы электродвигателей лежит
процесс электромагнитной индукции,
которая возникает при движении
проводящей среды в магнитном поле.

7.

Типы электродвигателей
Магнитоэлектрические двигатели, по типу
потребляемой энергии подразделяется на
две группы —
1.
двигатели постоянного тока
2. двигатели переменного тока

8.

Электродвигатели
Само коммутируемые
Коллекторные
Бесколлекторные
Постоян
ного тока
Синхронные
Асинхронные
Вентильные
Переменного тока
Универсальные
С постоянными
магнитами
Внешне коммутируемые

9.

Электрический ток

10.

Двигатели постоянного тока
Двигатель постоянного тока —
электрический двигатель, питание
которого осуществляется постоянным
током.
По наличию щёточно-коллекторного узла,
они подразделяется на:
1. коллекторные двигатели;
2. бесколлекторные двигатели.

11.

Электродвигатели
Постоянного тока
Коллектор
ные
Бесколлек
торные
Переменного тока

12.

Устройство коллекторных
двигателей
индуктор (неподвижный статор),
2. якорь (подвижный ротор),
3. коллектор (щеточно-коллекторный узел
выполняет функцию датчика положения
ротора и переключателя тока в обмотках).
1.

13.

Использование коллекторных
электродвигателей
Коллекторные электродвигатели используют в
бытовых приборах, для которых необходима
высокая частота вращения рабочих органов и
широкий диапазон регулировки скорости:
(пылесосы, полотеры, миксеры, смесители,
кофемолки, щетки для чистки одежды и
обуви).
Имеют частоту вращения более 3000 оборотов в минуту.

14.

Виды коллекторных двигателей
Универсальный электродвигатель
Может работать на переменном и постоянном токе.
Широко используется в ручном электроинструменте и в
некоторых бытовых приборах (в пылесосах, стиральных
машинах и др.). В США и Европе использовался как
тяговый электродвигатель. Получил большое
распространение благодаря небольшим размерам,
относительно низкой цены и легкости управления.

15.

Виды коллекторных двигателей
Коллекторный электродвигатель
постоянного тока
• Электрическая машина, преобразующая
электрическую энергию постоянного тока в
механическую.
Преимуществами электродвигателя постоянного тока
являются: высокий пусковой момент, быстродействие,
возможность плавного управления частотой вращения,
простота устройства и управления.
Недостатком двигателя является необходимость
обслуживания коллекторно-щеточных узлов и
ограниченный срок службы из-за износа коллектора.

16.

17.

Особенности коллекторных
двигателей
1. возможность регулирования частоты вращения в
широком диапазоне,
2. линейность механической и, в большинстве
случаев, регулировочной характеристики,
3. большой пусковой момент, высокое быстродействие,
4. малая масса и объем на единицу полезной
мощности и более высокий КПД по сравнению с
двигателями переменного тока той же мощности.
5. Требуется периодически заменять щётки коллектора.
6. Ограниченный срок службы из-за износа коллектора

18.

Изменение скорости вращения
якоря ДПТ
Изменяя реостатом величину тока в
цепи обмотки возбуждения, мы тем
самым изменяем число оборотов
двигателя.
2. Менять число оборотов двигателя
можно изменяя напряжение на его
зажимах
1.

19.

Бесколлекторные двигатели
постоянного тока
( вентильные двигатели )

20.

Бесколлекторные двигатели
В отличие от обычного электродвигателя, у
бесколлекторного двигателя подвижной
частью является статор с постоянными
магнитами, а неподвижной частью - ротор с
обмотками трех фаз.

21.

Бесколлекторные двигатели постоянного тока
( вентильные двигатели )
— Электродвигатели, выполненные в виде
замкнутой системы с использованием датчика
положения ротора (ДПР), системы управления
(преобразователя координат) и силового
полупроводникового преобразователя
(инвертора)

22.

Применение бесколлекторных
двигателей постоянного тока
Благодаря высокой надёжности и хорошей управляемости,
вентильные двигатели применяются:
в компьютерных вентиляторах и CD/DVD-приводах,
в роботах и космических ракет,
в авиационной технике,
в автомобильном машиностроении
в биомедицинской аппаратуре,
в бытовой технике
в системах регулирования скорости с большим диапазоном и
высоким темпом пусков, остановок и реверса;

23.

Принцип работы
У бесколлекторного двигателя подвижной
частью является статор с постоянными
магнитами, а неподвижной частью - ротор с
обмотками трех фаз.
Для того, чтобы заставить вращаться такую систему,
необходимо осуществлять в определенном порядке смену
направления магнитного поля в обмотках ротора - тогда
постоянные магниты статора будут взаимодействовать с
магнитными полями ротора и подвижный статор прийдет
в движение.

24.

Принцип работы бесколлекторных
двигателей постоянного тока.
Движение статора основано на свойстве магнитов с
одноименными полюсами отталкиваться, а с
противоположными - притягиваться.

25.

Достоинства бесколлекторных
двигателей П.Т.
Широкий диапазон изменения частоты вращения
Бесконтактность и отсутствие узлов, требующих частого
обслуживания (коллектора)
Возможность использования во взрывоопасной и
агрессивной среде
Высокие энергетические показатели (КПД выше 90 %)
Большой срок службы и высокая надёжность за счёт
отсутствия скользящих электрических контактов.

26.

Недостатки БДПТ
Высокая стоимость двигателя, обусловленная
частым использованием дорогостоящих
постоянных магнитов в конструкции ротора.
Относительно сложная структура двигателя и
управление им.

27.

Электродвигатели
переменного тока

28.

Электродвигатели переменного
тока
- электрические машины, преобразующие
электрическую энергию в механическую,
являются наиболее совершенным и
распространенным видом привода машин
и механизмов.

29.

Двигатели переменного тока
Двигатель переменного тока —
электрический двигатель, питание
которого осуществляется переменным
током.
По принципу работы двигатели переменного тока
разделяются на
1. Синхронные
2. Асинхронные

30.

Устройство синхронных
электродвигателей
Синхронные электродвигатели состоят из
многофазной обмотки статора –
(неподвижной части) и ротора (подвижной
части).
Обмотка статора подключается к источнику
переменного тока, а обмотка ротора (в большинстве
случаев) - к источнику постоянного тока.

31.

Принцип работы синхронных
электродвигателей
Ротор вращается синхронно с магнитным
полем питающего напряжения статора.
При взаимодействии электромагнитных полей ротора и
статора возникает крутящий момент, под действием
которого ротор приходит в движение, синхронное с
вектором напряженности магнитного поля статора.

32.

Параметры работы
Электродвигатели переменного тока имеют
номинальный режим работы, который
соответствует продолжительному режиму,
кратковременному, повторно-кратковременному
или перемежающимися режиму работы. Также
электродвигатели имеют наибольшие параметры.

33.

Область применения.
Электродвигатели переменного тока используются
при больших мощностях (от сотен киловатт и
выше) в крупных установках, таких, как привод
поршневых компрессоров, воздуховодов,
гидравлических мощных насосов,
характеризуемых большой продолжительностью
работы.

34.

35.

Асинхронный электродвигатель
Асинхро́нная маши́на —
электрическая машина переменного
тока, частота вращения ротора
которой не равна частоте
вращения магнитного поля,
создаваемого током обмотки статора.

36.

Принцип работы.
На обмотку статора подаётся переменное напряжение, под
действием которого по этим обмоткам протекает ток и
создаёт вращающееся магнитное поле.
Магнитное поле воздействует на обмотку ротора и по
закону электромагнитной индукции наводит в ней ЭДС.
В обмотке ротора под действием наводимой ЭДС
возникает ток.
Ток в обмотке ротора создаёт собственное магнитное поле,
которое вступает во взаимодействие с вращающимся
магнитным полем статора. В результате создаётся
вращающий электромагнитный момент, заставляющий
ротор вращаться.

37.

Характеристика асинхронных
электродвигателей.
Достоинства:
Лёгкость в изготовлении.
Отсутствие электрического контакта ротора
со статической частью машины.
Недостатки:
Небольшой пусковой момент.
Значительный пусковой ток.

38.

Применение асинхронных
электродвигателей
Благодаря простоте конструкции, отсутствию
подвижных контактов, высокой
ремонтопригодности, невысокой цене по
сравнению с другими электрическими
двигателями применяются практически во
всех отраслях промышленности и сельского
хозяйства (для привода вентиляционного
оборудования, насосов, компрессорных
установок, станков, эскалаторов и т.п.).

39.

Применение
Электрические двигатели находят
широкое применение благодаря таким
своим положительным качествам, как
высокая экономичность, постоянная
готовность к работе, удобство управления,
а также благодаря отсутствию при их
эксплуатации загрязняющих
окружающую среду выбросов.

40.

Условия выбора
электродвигателя
При изготовлении и выборе электродвигателей
большое значение имеют условия их эксплуатации
и климатические условия, в зависимости от
которых используются разные виды
электродвигателей, имеющие конструкционные
особенности, делающие их пригодными для
эксплуатации в различных условиях.
При выборе электродвигателя необходимо учитывать
коэффициент их полезного действия, а также
нужно учитывать потери электрической энергии в
проводниках, питающих электродвигатель.

41.

Тест: «Электродвигатели»
1. Что относится к источнику электроэнергии?
a) Аккумуляторная батарея
c) Вода
b) Ветер
d) Электродвигатель
2. Что входит в устройство бесколлекторного электродвигателя?
a) Ротор, статор, коллектор, щётки.
b) Ротор, статор, контроллер.
c) Ротор, статор, коллектор.
3. В коллекторных электродвигателях постоянного тока:
a) Статор подвижный
с) Статор и ротор не подвижны
b) Ротор подвижный
d) Статор и ротор подвижны
4. Какие двигатели используются в металлорежущих станках?
a) Асинхронные электродвигатели переменного тока.
b) Коллекторные электродвигатели постоянного тока.
c) Синхронные электродвигатели переменного тока.
d) Двигатели внутреннего сгорания.

42.

5. Какие двигатели используют в миксерах, кофемолках, блендерах?
a) Синхронные электродвигатели переменного тока.
b) Асинхронные электродвигатели переменного тока.
c) Коллекторные электродвигатели постоянного тока.
6. Как можно изменить частоту оборотов электродвигателя?
a) Изменяя напряжение на его зажимах.
b) Изменяя силу тока в электрической цепи
c) Эта величина для каждого двигателя постоянна.
7. Главное достоинство электродвигателей постоянного тока?
a) Широкий диапазон регулировки скорости двигателя
b) Долговечность
c) Неприхотливость в обслуживании.
8. Недостатки асинхронных электродвигателей переменного тока?
a) Большие размеры
b) Значительный пусковой ток.
c) Неэкономичны

43.

9. В каких электродвигателях электрический ток подаётся только на обмотки
статора?
a) Коллекторный
c) Синхронный
b) Бесколлекторный
d) Асинхронный
10. Якорь коллекторного электродвигателя, подключенный к батарейке,
вращается по часовой стрелке. Как изменить направление его вращения?
a) Поменять полярность подключения батарейки.
b) Взять батарейку с меньшим выходным напряжением.
c) Дополнительно включить в цепь электрическую лампочку.
d) Взять батарейку с большим выходным напряжением.
11. Какой электродвигатель обладает наибольшим КПД?
a) Коллекторный
c) Синхронный
b) Бесколлекторный
d) Асинхронный
12.Какой электродвигатель является самым распространённым по
применению?
a) Коллекторный
c) Синхронный
b) Бесколлекторный
d) Асинхронный