Электродвигатель: история и классификация по типам

Двигатель или электромотор является поистине уникальным изобретением и одним из самых глобальных достижений в области науки и техники со времен изобретения электричества. Двигатель – это не что иное, как электро-механическое устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую. Именно благодаря двигателям современная жизнь стала таковой в ХХІ веке. Без них мы до сих пор бы жили в эпоху сэра Томаса Эдисона, когда одной-единственной целью электричества были лампочки. В настоящее время, существуют различные типы двигателей, которые предназначены для конкретных целей.

По сути, мы можем назвать двигателем любое устройство, которое производит силу вращения. Главный принцип функционирования электродвигателя состоит в том, что сила направлена перпендикулярно магнитному полю и электрическому току, которые взаимодействуют друг с другом. Со времен изобретения двигателей, в области инженерного дела многое изменилось для современных инженеров. Что же, давайте обозначим основные электрические двигатели и их части, которые радуют нас всех на данном этапе прогресса цивилизации.

Классификация и история двигателя

Классификация электродвигателей

В 1821 году британский ученый Майкл Фарадей четко объяснил, как электрическая энергия способна преобразовываться в механическую путем размещения токоведущего проводника в магнитном поле, в результате чего происходит его вращение вследствие крутящего момента, производимого совместным действием электрического тока и магнитного поля. Основываясь на его принципах, были изобретены машины с постоянным током, и сделал это британский ученый Уильям Стеджен в 1832 году. Однако его модель была чрезмерно дорогой и не могла быть использована для практических целей. Позже, в 1886 году, был изобретен первый электрический двигатель (Франк Джулиан Спрэг), который вращался с постоянной скоростью и с различной нагрузкой.

Виды двигателей

Двигатель постоянного тока (ДПТ).
Синхронный двигатель.
3-фазный асинхронный электродвигатель.
1-фазный асинхронный электродвигатель.
Специальные виды двигателя.

Видео: классификация электродвигателей

Среди основных типов двигателей, упомянутых выше, двигатель постоянного тока, как следует из самого названия, является единственным, который приводится в движение посредством постоянного тока. Пожалуй, речь идет о самом примитивном варианте электродвигателя, в котором вращающий момент образуется за счет протекания электрического тока через проводник в магнитном поле. Остальные виды электродвигателей приводятся в действие благодаря переменному току, например, синхронный двигатель, всегда работающий в режиме синхронной скорости. В данном случае, в качестве ротора выступает электромагнит, который заблокирован статором вращающегося магнитного поля и вращается вместе с ним. Скорость таких двигателей изменяться соответственно изменению частоты (f) и числу полюсов (Р), так как Ns = 120 f/P.

В других типах двигателей с переменным током вращающееся магнитное поле пересекает проводники ротора, и, следовательно, показатель циркулирующего тока уменьшается в проводниках ротора при коротком замыкании. Благодаря взаимодействию магнитного поля и этих циркулирующих потоков ротор начинает и продолжает свое вращение. В общем, такой двигатель также известен как асинхронный двигатель, работающий на меньшей скорости; а вращающий момент регулируется путем изменения скольжения, обеспечивающего разность между Ns синхронной скорости и ротором скорости Nr:

S=(Ns – Nr )/Ns

Такой двигатель регулирует основные параметры ЭДС индукции благодаря различной плотности потока; отсюда и само название. Однофазный и трехфазный двигатель тоже работают по принципу ЭДС индукции, но с той лишь разницей, что сеть и способы ее запуска регулируются двумя хорошо известными теориями, а именно теорией двойных вращающихся полей и теорией поперечного поля.

Помимо основных типов двигателей, упомянутых выше, существует несколько видов так называемых специальных электродвигателей, например, линейный асинхронный электродвигатель (LIM), шаговый двигатель, серводвигатель и т.д., особенности которых были разработаны в соответствии с потребностями отрасли или для функционирования конкретных гаджетов, к примеру, при использовании гистерезиса двигателя в ручных часах ввиду его компактности.

Анимация работы двигателя постоянного тока