Какие явления используются в устройстве электродвигателей?

Вообще-то не явления, а принципы работы. Это магнитное поле и электромагнитная индукция. По моему курс физики 6 класс, но могу и ошибаться.

Электродвигатель — это электрическая машина, в которой электрическая энергия преобразуется в механическую энергию. Электродвигатель состоит из статора и ротора. В электродвигателе происходит электромагнитная индукция, выделение тепла при прохождении тока по обмоткам. Электродвигатель вращается за счёт взаимодействия магнитных солей обмоток статора и ротора во включённом состоянии. Электродвигатели бывают постоянного и переменного тока. В электродвигателе переменного тока электромагнитная индукция выражена более чётко. Вращающий момент электродвигателя пропорционален току якоря. Существуют разные способы подключения электродвигателя к питающей сети, а также использование его в качестве генератора. Впервые я ознакомился с электродвигателем в 10 классе школы.

Электродвигатель представляет собой машину, посредством которой энергия электрическая превращается в энергию механическую. В конструкции любого электродвигателя есть две основные составляющие — статор и ротор.

Если петлю из проволоки с пропущенным по ней током подвесить между полюсами магнита, то петля будет стремиться покинуть магнитное поле, начнёт отклоняться. То есть, действие электрического двигателя основано на магнитных явлениях.

Электродвигатель — это электромашина, в нём электроэнергия преобразуется в механическую энергию, при этом обычно выделяется тепло.

Явление которое используется — это вращение рамки с током в магнитном поле, то есть магнитные явления.

В электродвигателе — (а это машина) происходят следующие явления электромагнитная индукция и магнитное поле или магнитные явления. Электродвигатель способен преобразовывать электроэнергию в маханическую энергию, чем собственно данная машина и полезна. Это мы еще изучали по учебникам физики 6-го класса.

Для привидения в движение (вращения) ротора электродвигателя используется магнитная индукция, которая заставляет вращаться ротор. Сама индукция наводится благодаря прохождению электрического тока через обмотки электродвигателя. Таким образом происходит превращение электрической энергии в механическую работу.

Господи, как давно это было! Физика. 8 -й класс! Никогда не любила этот предмет, но кое-что помню. В магнитное поле помещен проводник. Он перемещается. Вот это явление перемещения проводника с током в магнитном поле и используют при создании эл.двигателя.

В вопросе, «Какие явления используются в устройстве электродвигателей?» термин «явления», наверно не совсем подходящий. Правильнее было бы спросить, какие физические законы используются в устройстве электродвигателей, или какой принцип действия электродвигателей. А если по существу, то электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую, используя электромагнитную индукцию.

Объект, безусловно, волен начать двигаться как ему вздумается. Но тогда он перестанет быть движущимся равномерно. Важность же объектов, а точнее — систем, движущихся именно равномерно и прямолинейно, в том, что а) в них соблюдается закон инерции: если на покоящееся тело в такой системе отсчёта не действуют никакие силы, то оно так и останется покоящимся; и б) все такие системы эквивалентны между собой. Это означает, что все физические явления протекают в них совершенно одинаково, и уравнения, эти явления описывающие, тоже выглядят одинаково (как говорят физики, уравнения инвариантны относительно выбора системы отсчёта).

Само по себе равномерное движение определяетс просто: если в любые равные промежутки времени объект (или система) проходит равные расстояния. Тут важно именно — любые промежутки времени. Колеблющееся тело тоже проходит равные расстояния, но далеко не в произвольные промежутки времени.

Где угодно. Невесомость, это когда сила тяжести, действующая на ваше тело, компенсируется любой другой силой, равной по модулю и противоположно направленной. Достаточно подвесить себя к какой-нибудь опоре. Только не за шею. Наиболее близкое к невесомости состояние человек испытывает в падающем самолёте или лифте. Относительно системы координат, привязанной к самолёту или лифту, разумеется.

Вычислить в общем случае — никак. Для ряда случаев, однако, можно: если для вещества известны уравнения состояния. Такие уравнения есть, например, для идеального газа, поэтому для него теплоёмкость именно вычисляется, по известным со школы законам: теплоёмкость, приходящаяся на 1 степень свободы модекулы идеального газа, равна kT/2, соответственно теплоёмкость одного моля при постоянном объёме равна i/2 RT, а при постоянном давлении — (i+2)/2 RT, где i- число степеней свободы.

Для всех прочих веществ, которым не так пропёрло, как идеальным газам (ну или некоторые экзотические случаи — например, вещество в вырожденном состоянии, как в белых карликах) теплоёмкость не вычисляют, а ИЗМЕРЯЮТ — по тому, на сколько изменяется температура калориметра при внесении туда образца из данного вещества известной массы, нагретого до известной начальной температуры. Что, в общем-то, тоже простая школьная физика.

По физике. Интерференцию света и дифракцию изучают в 9 классе в разделе «Оптика. Световые явления». (возможно, и в 11 классе — как отшлифовка знаний). Хотя, в разных школах может быть и по разному: смотря по какому учебнику занимаются.

Электродвигатели

В некоторых режимах работы электропривода электродвигатель осуществляет обратное преобразование энергии, то есть работает в режиме электрического генератора.

По виду создаваемого механического движения электродвигатели бывают вращающиеся, линейные и др. Под электродвигателем чаще всего подразумевается вращающий электродвигатель, так как он получил наибольшее применение.

Областью науки и техники изучающей электрические машины является — электромеханика. Принято считать, что ее история начинается с 1821 года, когда был создан первый электродвигатель М.Фарадея.

Конструкция электродвигателя

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

У большей части электродвигателей ротор располагается внутри статора. Электродвигатели у которых ротор находится снаружи статора называются электродвигателями обращенного типа.

Принцип работы электродвигателя

Подробное описание принципа работы электродвигателей разных типов:
• Принцип работы однофазного асинхронного электродвигателя
• Принцип работы трехфазного асинхронного электродвигателя
• Принцип работы синхронного электродвигателя

Классификация электродвигателей

Вращающийся электродвигатель
Само коммутируемый			Внешне коммутируемый
С механической коммутацией (коллекторный)		С электронной коммутацией 1 (вентильный 2, 3 )	Асинхронный электродвигатель	Синхронный электродвигатель
Переменного тока	Постоянного тока	Переменного тока 4	Переменного тока
Универсальный Репульсионный	КДПТ с обмоткой возбуждения Включение обмотки Независимое Последовательное возбуждения Параллельное Комбинированное КДПТ с постоянными магнитами	БДПТ (Бесколлекторный двигатель + ЭП |+ ДПР) ВРД (Реактивный двигатель с ротором с явновыраженными полюсами и сосредоточенной обмоткой статора + ЭП |+ ДПР)	Трехфазный (многофазный) АДКР АДФР Двухфазный (конденсаторный) Однофазный с пусковой обмоткой с экранированными полюсами с асимметричным магнитопроводом	СДОВ (с контактными кольцами и щетками) —> СДПМ 5 —> СДПМВ СДПМП Гибридный СРД Гистерезисный Индукторный Гибридный СРД-ПМ Реактивно-гистерезисный Шаговый 5
Простая электроника	Выпрямители, транзисторы	Более сложная электроника	Сложная электроника (ЧП)

1. Указанная категория не представляет отдельный класс электродвигателей, так как устройства, входящие в рассматриваемую категорию (БДПТ, ВРД), являются комбинацией бесколлекторного двигателя, электрического преобразователя (инвертора) и, в некоторых случаях, — датчика положения ротора. В данных устройствах электрический преобразователь, в виду его невысокой сложности и небольших габаритов, обычно интегрирован в электродвигатель.
2. Вентильный двигатель может быть определен как электрический двигатель, имеющий датчик положения ротора, управляющий полупроводниковым преобразователем, осуществляющим согласованную коммутацию обмотки якоря [5].
3. Вентильный электродвигатель постоянного тока — электродвигатель постоянного тока, вентильное коммутирующее устройство которого представляет собой инвертор, управляемый либо по положению ротора, либо по фазе напряжения на обмотки якоря, либо по положению магнитного поля [1].
4. Электродвигатели используемые в БДПТ и ВРД являются двигателями переменного тока, при этом за счет наличия в данных устройствах электрического преобразователя они подключаются к сети постоянного тока.
5. Шаговый двигатель не является отдельным классом двигателя. Конструктивно он представляет из себя СДПМ, СРД или гибридный СРД-ПМ.

• КДПТ — коллекторный двигатель постоянного тока
• БДПТ — бесколлекторный двигатель постоянного тока
• ЭП — электрический преобразователь
• ДПР — датчик положения ротора
• ВРД — вентильный реактивный двигатель
• АДКР — асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
• АДФР — асинхронный двигатель с фазным ротором
• СДОВ — синхронный двигатель с обмоткой возбуждения

Типы электродвигателей

Коллекторные электродвигатели

Коллекторная машина — вращающаяся электрическая машина, у которой хотя бы одна из обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, соединена с коллектором [1]. В коллекторном двигателе щеточно-коллекторный узел выполняет функцию датчика положения ротора и переключателя тока в обмотках.

Универсальный электродвигатель

Коллекторный электродвигатель постоянного тока

Бесколлекторные электродвигатели

У бесколлекторных электродвигателей могут быть контактные кольца с щетками, таким образом не надо путать бесколлекторные и бесщеточные электродвигатели.

Бесщеточная машина — вращающаяся электрическая машина, в которой все электрические связи обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, осуществляются без скользящих электрических контактов [1].

Асинхронный электродвигатель

Cинхронный электродвигатель

Специальные электродвигатели

Серводвигатель

Основные параметры электродвигателя

Момент электродвигателя

Вращающий момент (синонимы: вращательный момент, крутящий момент, момент силы) — векторная физическая величина, равная произведению радиус вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы.

,

• где M – вращающий момент, Нм,
• F – сила, Н,
• r – радиус-вектор, м

,

• где P_ном – номинальная мощность двигателя, Вт,
• n_ном — номинальная частота вращения, мин -1 [4]

Начальный пусковой момент — момент электродвигателя при пуске.

1 oz = 1/16 lb = 0,2780139 N (Н)
1 lb = 4,448222 N (Н)

момент измеряется в унция-сила на дюйм (oz∙in) или фунт-сила на дюйм (lb∙in)

1 oz∙in = 0,007062 Nm (Нм)
1 lb∙in = 0,112985 Nm (Нм)

Мощность электродвигателя

Мощность электродвигателя — это полезная механическая мощность на валу электродвигателя.

Механическая мощность

Мощность — физическая величина, показывающая какую работу механизм совершает в единицу времени.

,

• где P – мощность, Вт,
• A – работа, Дж,
• t — время, с

Работа — скалярная физическая величина, равная произведению проекции силы на направление F и пути s, проходимого точкой приложения силы [2].

,

Для вращательного движения

,

• где – угол, рад,

,

• где – углавая скорость, рад/с,

Таким образом можно вычислить значение механической мощности на валу вращающегося электродвигателя

Коэффициент полезного действия электродвигателя

Коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя — характеристика эффективности машины в отношении преобразования электрической энергии в механическую.

,

• где – коэффициент полезного действия электродвигателя,
• P₁ — подведенная мощность (электрическая), Вт,
• P₂ — полезная мощность (механическая), Вт

При этом потери в электродвигатели обусловлены:
• электрическими потерями — в виде тепла в результате нагрева проводников с током;
• магнитными потерями — потери на перемагничивание сердечника: потери на вихревые токи, на гистерезис и на магнитное последействие;
• механическими потерями — потери на трение в подшипниках, на вентиляцию, на щетках (при их наличии);
• дополнительными потерями — потери вызванные высшими гармониками магнитных полей, возникающих из-за зубчатого строения статора, ротора и наличия высших гармоник магнитодвижущей силы обмоток.

КПД электродвигателя может варьироваться от 10 до 99% в зависимости от типа и конструкции.

Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission) определяет требования к эффективности электродвигателей. Согласно стандарту IEC 60034-31:2010 определено четыре класса эффективности для синхронных и асинхронных электродвигателей: IE1, IE2, IE3 и IE4.

Частота вращения

• где n — частота вращения электродвигателя, об/мин

Момент инерции ротора

Момент инерции — скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси, равна сумме произведений масс материальных точек на квадраты их расстояний от оси

,

• где J – момент инерции, кг∙м 2 ,
• m — масса, кг

1 oz∙in∙s 2 = 0,007062 kg∙m 2 (кг∙м 2 )

Момент инерции связан с моментом силы следующим соотношением

,

• где – угловое ускорение, с -2 [2]

,

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение (англ. rated voltage) — напряжение на которое спроектирована сеть или оборудование и к которому относят их рабочие характеристики [3].

Электрическая постоянная времени

Электрическая постоянная времени — это время, отсчитываемое с момента подачи постоянного напряжения на электродвигатель, за которое ток достигает уровня в 63,21% (1-1/e) от своего конечного значения.

,

• где – постоянная времени, с

Механическая характеристика

Механическая характеристика двигателя представляет собой графически выраженную зависимость частоты вращения вала от электромагнитного момента при неизменном напряжении питания.

Сравнение характеристик внешне коммутируемых электрических двигателей

Ниже представлены сравнительные характеристики внешне коммутируемых электродвигателей, в ракурсе применения в качестве тяговых электродвигателей в транспортных средствах.

Параметр	АДКР	СДПМП	СДПМВ	СРД-ПМ	СДОВ
Постоянство мощности во всем диапазоне скоростей
Эффективность (КПД) во всем рабочем диапазоне	СРД-ПМ — синхронный реактивный двигатель с постоянными магнитами (синхронный гибридный двигатель) СДОВ — синхронный двигатель с обмоткой возбуждения В соответствии с выше приведенными показателями гибридный синхронный электродвигатель, а именно синхронный реактивный электродвигатель со встроенными постоянными магнитами, является наиболее подходящим для применения в качестве тягового электродвигателя в автомобилестроении (выбор проводился для концепта автомобилей BMW i3 & BMW i8). Использование реактивного момента обеспечивает высокую мощность в верхнем диапазоне скоростей. Более того такой двигатель обеспечивает очень высокую эффективность (КПД) в широком рабочем диапазоне [7]. Области применения электродвигателей Электродвигатели являются крупнейшими потребителями электроэнергии в мире, на них приходится около 45% от всей потребляемой электроэнергии [6]. Читайте также:  Устройство для увеличения мощности двигателя gan Оцените статью Вам также может понравиться Общие проблемы безнаддувных двигателей Есть ли проблемы с двигателями без наддува? Поперечный и продольный двигатель Тот, кто любит водить машину и имеет машину в гараже Как понять, что заправился плохим топливом и что делать Горючее в баке автомобиля должно соответствовать предусмотренному Как определить наличие присадок в масле двигателя? Присадки для двигателя помогают «оживить» устаревший Как определить, что стучит в двигателе Стук в двигателе обычно является признаком проблем Как в двигателе определить подсос воздуха Если во время работы двигателя возникают странные моменты Что делать, если вода попала в двигатель, и чем это может грозить? Система работающего двигателя достаточно защищена от Сломался термостат: чем это опасно для двигателя, и как определить причину неисправности? Работу двигателя обеспечивают сразу несколько важнейших Правообладателям Политика конфиденциальности Контакты