Чем отличаются электродвигатели

Содержание

• Понятие
• Классификационные признаки
• Принципы работы
  • Постоянного тока
  • Синхронные
  • Источник питания
• Конструкция и спецификация
  • Крановые
  • С тормозом
  • Класс защиты
• Рекомендации по выбору

Электродвигатель, независимо от класса, представляет собой устройство, главная функция которого – трансформация потребляемой электрической энергии в механическое движение. В преобразовании участвуют два элемента: статор и ротор. 

Устройства универсальны и функциональны, используются при комплектации различного оборудования, от бытового, вроде стиральных машин и миксеров, до производственного, вплоть до крупногабаритных станков. Каковы основные виды моторов? В чем их особенности? Как выбрать модель, на 100% соответствующую эксплуатационным условиям и нагрузкам?

Понятие

Первым об электродвигателе начал говорить знаменитый Майкл Фарадей. Именно он в 1821 продемонстрировал непрерывность вращения, достигаемого взаимодействием магнита с электротоком. Главные компоненты мотора – ротор и статор. Первый вращается, второй – статичен. 

В зависимости от типа, спецификации, функциональности возможна комплектация вспомогательными элементами, например, модулями плавного или экстренного торможения.

Классификационные признаки

Дифференцировать электромоторы можно на основе следующих характеристик:

• Принцип действия. Синхронные, специализированные, асинхронные – вариантов множество.
• Вид напряжения питания. Оно может быть постоянным, переменным, трехфазным, однофазным.
• Мощность. Показатели до 10 киловатт классифицируются как “малые”, от 10 до сотни – “средние”, свыше сотни – “большие”.
• Конструкция. Определяется исполнением корпуса. Он может быть обычным, без дополнительных свойств, или герметичным, исключающим контакт силовых, токопроводящих элементов с влагой. В нефтепереработке востребованы взрывозащищенные приводы, исключающие открытое искрение, способное спровоцировать детонацию или воспламенение горючих газов, механических частиц, содержащихся в воздухе.
• Стандарт. При производстве соблюдаются как российские стандарты ГОСТ, так и зарубежные, например, DIN или NEMA.
• Специфика эксплуатации. Наиболее универсальными являются общепромышленные приводы, подходящие для решения большинства задач. Специализированные аналоги характеризуются узким профилем, ориентированы на оснащение подъемных механизмов, кранов, лифтов, конвейеров и другого оборудования.

Принципы работы

Теперь нужно более подробно рассмотреть главные признаки классификации. Первый – принцип работы электродвигателя, от которого зависят характеристики и назначение. По статистике, наиболее распространенными являются асинхронные электродвигатели, занимающие примерно 80% рынка. Они работают за счет взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с токами, возникающими в роторе.

Дифференцировать такие моторы можно по ротору, представленному двумя типами:

1. Короткозамкнутый. Конструктивная простота снижает общую стоимость привода, исключает сложности при обслуживании, повышает надежность.
2. Фазный. Сложнее и дороже, однако, открывает расширенные возможности регулировки и настройки. Для управления достаточно подключить внешнее сопротивление.

Постоянного тока

Моторы, работающие на постоянном токе, допускают широкие возможности регулировки, настройки производительности, частоты вращения. Магнитное поле в данном случае создается магнитами. Оно входит во взаимодействие с током в якорных обмотках.

Классифицировать такие устройства можно по возбуждению:

• Независимое. Для активации обмотки требуется отдельный источник питания.
• Параллельное. Возбуждение достигается за счет подключения параллельно якорным обмоткам.
• Последовательное. Аналогично предыдущему, но обмотка возбуждения подключается последовательно с якорными.
• Смешанное. Сочетание двух схем, указанных выше.

Общая конструкция электродвигателя постоянного тока состоит из следующих элементов:

1. Статор. Статичный элемент, функция которого – формирование магнитного поля.
2. Ротор. Подвижный элемент с обмотками, на которые подается напряжение. Обмотки располагаются в пазах якорного сердечника из специальной стали, выдерживающей интенсивный нагрев, постоянное воздействие электрических разрядов.
3. Коллектор. Его функция – подача тока к якорным обмоткам, при необходимости – переключение режима подачи.
4. Щетки. Сменные элементы, передающие ток на коллектор.

Синхронные

Ротор в таком электродвигателе вращается с той же частотой, что и магнитное поле статора. Проще говоря, для него нехарактерно скольжение. Такая схема повышает КПД, а также гарантирует стабильность вращения, исключает даже небольшие его отклонения и колебания, что актуально для систем, требующих высокоточного контроля.

Также специалисты выделяют группу специализированных приводов. К ним относятся следующие:

1. Шаговые. Особенность – трансформация электрических импульсов в контролируемые физические перемещения.
2. Вентильные. Работают на постоянном токе, но в конструкции отсутствуют щетки. Данная особенность делает их более технологичными, производительными, экономичными.
3. Линейное. Сформировать линейное движение удается без дополнительных трансформаций и преобразований.

Источник питания

Наибольшее распространение получили электродвигатели переменного тока. Они делятся на однофазные и трехфазные. Для первых характерна невысокая мощность. Они являются стандартом для бытовых устройств, подключающихся к 220-вольтовым сетям. Трехфазные модели ориентированы на 380-вольтовые сети, характеризуются высокой мощностью и востребованы в промышленности.

Моторы, работающие на постоянном токе, допускают подключение к магистральным сетям, выпрямителям и автономным источникам питания, например, ИБП, аккумуляторным батареям. Третья категория – универсальные приводы. Их можно подключать к любым сетям. 

Конструкция и спецификация

На опасных производствах, где может сформироваться среда, склонная к детонации или возгоранию, необходимо использовать моторы взрывозащищенного типа. Конкретный класс можно определить по маркировке. Встречаются следующие сокращения:

• Exd. Усиленная оболочка, выдерживающая внутреннюю детонацию, исключающая распространение пламени по помещению.
• Exe. Моторы высокой степени надежности с изолированным корпусом, исключающим интенсивный нагрев, образование открытых искр.
• Exp. Внутри корпуса сформировано избыточное давление, исключающее проникновение внутрь опасной среды, газа или пыли.

Крановые

В крановом двигателе используются компоненты, обеспечивающие адаптацию к характерным для погрузочных механизмов нагрузкам, частым запускам и остановкам. Такие моторы характеризуются увеличенной перегрузочной способностью, вдвое-втрое превышающей номинал, стойкостью к вибрационным и механическим нагрузкам, высокопроизводительными системами охлаждения, препятствующими перегреву.

С тормозом

Их особенность – специальный тормозной механизм, быстро останавливающий вал при внезапном отключении питания, подаче команды с аварийной кнопки. Они ориентированы на системы, от которых требуются максимальная безопасность, например, конвейерные ленты.

Класс защиты

Определяется конструктивным исполнением корпуса. Минимальный класс – IP23. Такие моторы можно устанавливать исключительно в сухих вентилируемых помещениях. Попадание воды недопустимо. Если мотор находится на объекте с запыленной средой, подвергается опасности попадания водяных брызг или струй, требуется корпус, соответствующий стандарту IP54 или IP55.

В наиболее сложных условиях нужно использовать электродвигатели постоянного, переменного тока или подобные, защищенные по стандарту IP65 или IP67. Герметичность допускает даже полное кратковременное погружение в воду.

Рекомендации по выбору

Чтобы исключить проблемы с работой, необходимо руководствоваться следующими параметрами:

• Мощность и крутящий момент. Подбираются под нагрузку, характер эксплуатации.
• Напряжение питания. Бытовые моторы подключаются к однофазным 220-вольтовым сетям, промышленные – к трехфазным 380-вольтовым.
• Частота вращения. Как и мощность, подбирается под конкретную эксплуатационную специфику.
• Корпусное исполнение. Определяется внешними нагрузками, температурой, запыленностью, влажностью воздуха, опасностью попадания воды в виде брызг или капель.

Также учитываются дополнительные второстепенные особенности, например, наличие аварийного тормозного механизма или взрывозащищенного корпуса.