Принцип преобразования энергии в электродвигателях

Принцип преобразования энергии электродвигателя относится к его основному механизму преобразования электрической энергии в механическую, который основан на законах электромагнитной индукции и электромагнитной силы (закон Ампера).

В частности, двигатель обеспечивает преобразование энергии посредством электромагнитного взаимодействия между статором и ротором: обмотка статора после подачи питания генерирует магнитное поле, которое взаимодействует с током в проводнике ротора, создавая электромагнитную силу (силу Лоренца), тем самым формируя крутящий момент, который заставляет ротор вращаться, и в конечном итоге преобразует входную электрическую энергию в механическую кинетическую энергию.

 

Основной принцип преобразования энергии в электродвигателях

Электромагнитная индукция и электромагнитная сила: когда ток проходит через проводник двигателя (например, обмотку статора), вокруг него создается магнитное поле; Магнитное поле взаимодействует с током в роторе, и согласно силовому закону Ампера на проводник действует сила, которая заставляет ротор вращаться.

Путь преобразования энергии: после того, как электрическая энергия подается в двигатель, она преобразуется во вращательное движение ротора (механическую энергию) посредством электромагнитной индукции и электромагнитной силы, которая заставляет внешнюю нагрузку работать.

Ключевая структура: Двигатель в основном состоит из статора (неподвижная часть, генерирующая магнитное поле) и ротора (вращающаяся часть, несущая ток). Некоторые двигатели также включают в себя коммутатор (двигатель постоянного тока) или преобразователь частоты (двигатель переменного тока) для поддержания однонаправленного крутящего момента.

 

Классификация и рабочие характеристики двигателей

Электродвигатели можно разделить на двигатели постоянного тока и двигатели переменного тока в зависимости от источников питания. Среди них более широкое применение в энергосистемах получили двигатели переменного тока, в том числе синхронные и асинхронные (асинхронные двигатели имеют скорости ротора, не синхронизированные со скоростями магнитного поля статора).

6. Вращающееся магнитное поле двигателя переменного тока создается трехфазными сбалансированными токами, проходящими через обмотки статора с пространственной разницей 120 градусов,

Среди них (омега=2 \\ pi f) — угловая частота, (f) — частота сети, (p) — логарифм полюсов и синхронная скорость (n0=60f/p)

7. Скорость ротора асинхронного двигателя (n=(1- s) n0) всегда отстает от синхронной скорости, что дает ему возможность естественного плавного пуска из-за его «асинхронной» характеристики.

 

Историческая справка и применение

Принцип работы электродвигателей возник из магнитного эффекта тока, открытого Остером в 1820 году, а затем Фарадей изобрел первый электродвигатель в 1821 году.

6. Современные двигатели широко используются в промышленности, на транспорте и в бытовой технике, и эффективность их преобразования энергии зависит от типа, конструкции и условий использования. Например, двигатели переменного тока обычно более эффективны, чем двигатели постоянного тока.

1. С развитием материаловедения и технологий управления двигатели развиваются в сторону более высокой удельной мощности и интеллектуальности.

Электродвигатель использует принцип силы, действующей на наэлектризованный проводник в магнитном поле (который отличается от магнитного эффекта электрического тока, и нынешняя физика для девятого класса People's Education Press четко разделяет эти два понятия). Открытие этого принципа сделал датский физик Остер, родившийся 14 августа 1777 года в семье фармацевта в Руджобине, остров Ланглонг. В 1794 году он был принят в Копенгагенский университет и получил докторскую степень в 1799 году. С 1801 по 1803 год он посетил такие страны, как Германия и Франция, и встретился со многими физиками и химиками. С 1806 г. он занимал должность профессора физики Копенгагенского университета, а с 1815 г. стал исполнительным секретарем Датского королевского общества. В 1820 году он был награжден медалью Копли Королевского общества Англии за выдающееся открытие магнитного эффекта электрического тока.

С 1829 года он занимал пост декана Копенгагенского технологического института. Он скончался 9 марта 1851 года в Копенгагене. Он провел обширные исследования в области физики, химии и философии. Благодаря влиянию философии Канта и натурфилософии Шеллинга я твердо верю, что силы природы могут превращаться друг в друга, и давно исследовал связь между электричеством и магнетизмом. В апреле 1820 года было наконец открыто воздействие электрического тока на магнитные стрелки, а именно магнитное действие электрического тока. 21 июля того же года он опубликовал свои выводы под названием «Эксперимент по влиянию электрического конфликта на магнитные иглы». Эта короткая статья вызвала большой шок в европейском физическом сообществе, приведя к появлению большого количества экспериментальных результатов и открыв тем самым новую область физики - электромагнетизм.

Структурная классификация

1. Конструкция трехфазного асинхронного двигателя состоит из статора, ротора и других аксессуаров.

(1) Статор (неподвижная часть)

1. Железный сердечник статора

Функция: Как часть магнитной цепи двигателя, на которой расположена обмотка статора.

Конструкция: Сердечник статора обычно изготавливается путем штамповки и ламинирования листов кремнистой стали со слоями изоляции на поверхности толщиной 0,35–0,5 мм. Во внутренней окружности сердечника равномерно распределены пазы для заделки статорной обмотки.

Существует несколько типов пазов сердечника статора:

Полузакрытый слот: КПД и коэффициент мощности двигателя высоки, но установка и изоляция обмотки затруднены. Обычно используется в небольших двигателях низкого-напряжения.

Полуоткрытый слот: возможность установки литой обмотки, обычно используется для двигателей низкого-большого и среднего-низкого напряжения. Так называемая-формованная обмотка относится к обмотке, которую можно изолировать перед помещением в паз.

Открытый паз: используется для встраивания формованных обмоток с удобным методом изоляции, в основном используется в двигателях высокого-напряжения.

 

2. Обмотка статора

Функция: Это часть схемы электродвигателя, на которую подается трехфазный переменный ток, создающий вращающееся магнитное поле.

Конструкция: Состоит из трех одинаковых обмоток, расположенных симметрично под электрическим углом 120 градусов в пространстве, каждая катушка этих обмоток вмонтирована по определенному шаблону в каждый паз статора.

Существуют три основных элемента изоляции обмоток статора: (обеспечивающие надежную изоляцию между токопроводящими частями обмотки и железным сердечником, а также надежную изоляцию между самими обмотками).

⑴ Изоляция заземления: Изоляция между всей обмоткой статора и сердечником статора.

⑵ Межфазная изоляция: Изоляция между обмотками статора каждой фазы.

⑶ Межвитковая изоляция: Изоляция между витками каждой обмотки статора каждой фазы.

Проводка внутри распределительной коробки двигателя:

Внутри распределительной коробки двигателя имеется клеммная колодка, а шесть концов проводов трехфазной обмотки -расположены в два ряда: верхний ряд из трех клеммных колодок, расположенных слева направо, с номерами 1 (U1), 2 (V1) и 3 (W1), а нижний ряд из трех клеммных колодок, расположенных слева направо, с номерами 6 (W2), 4 (U2) и 5 ​​(V2). Подключите трехфазную обмотку звездой или треугольником. Все производство и техническое обслуживание должны осуществляться в соответствии с этим серийным номером.

 

3. База машины

Функция: закрепите сердечник статора, а также переднюю и заднюю торцевые крышки для поддержки ротора и обеспечения защиты, отвода тепла и других функций.

Конструкция: Основание обычно изготавливается из чугуна. Основание больших асинхронных двигателей обычно сварено из стальных пластин, а основание микродвигателей изготовлено из литого алюминия. Закрытый двигатель имеет ребра для отвода тепла на внешней стороне основания для увеличения площади рассеивания тепла, а защитный двигатель имеет вентиляционные отверстия на обоих концах крышки основания, обеспечивающие прямую конвекцию воздуха внутри и снаружи двигателя, что способствует отводу тепла.