Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Содержание:

Шаговый двигатель против двигателя постоянного тока

Принцип, используемый в двигателях, является одним из аспектов принципа индукции. Закон гласит, что если заряд движется в магнитном поле, на него действует сила в направлении, перпендикулярном как скорости заряда, так и магнитному полю. Тот же принцип применяется к потоку заряда, тогда это ток и проводник, по которому течет ток. Направление этой силы задается правилом правой руки Флеминга. Простой результат этого явления состоит в том, что если ток течет по проводнику в магнитном поле, проводник перемещается. Все моторы работают по этому принципу.

Подробнее о двигателе постоянного тока

Двигатель постоянного тока питается от источников питания постоянного тока, и используются два типа двигателей постоянного тока. Это щеточный электродвигатель постоянного тока и бесщеточный электродвигатель постоянного тока.

В щеточных двигателях щетки используются для поддержания электрического соединения с обмоткой ротора, а внутренняя коммутация изменяет полярность электромагнита, чтобы поддерживать вращательное движение. В двигателях постоянного тока в качестве статоров используются постоянные или электромагниты. Все катушки ротора соединены последовательно, и каждый переход соединен с стержнем коммутатора, и каждая катушка под полюсами способствует созданию крутящего момента.

В небольших двигателях постоянного тока количество обмоток невелико, а в качестве статора используются два постоянных магнита. Когда требуется более высокий крутящий момент, количество обмоток и сила магнита увеличиваются.

Второй тип — это бесщеточные двигатели, которые имеют постоянные магниты, поскольку ротор и электромагниты расположены в роторе. Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) имеет много преимуществ по сравнению с щеточным двигателем постоянного тока, такие как лучшая надежность, более длительный срок службы (отсутствие эрозии щеток и коллектора), больший крутящий момент на ватт (повышенная эффективность) и больший крутящий момент на вес, общее снижение электромагнитных помех (EMI) , а также снижение шума и устранение ионизирующих искр от коллектора. Транзистор высокой мощности заряжается и приводит в движение электромагниты. Эти типы двигателей обычно используются в охлаждающих вентиляторах компьютеров.

Подробнее о шаговом двигателе

Шаговый двигатель (или шаговый двигатель) — это бесщеточный электродвигатель постоянного тока, в котором полное вращение ротора разделено на ряд равных шагов. Затем положение двигателя можно контролировать, удерживая ротор на одном из этих этапов. Без какого-либо датчика обратной связи (контроллер с разомкнутым контуром) он не имеет обратной связи как серводвигатель.

Шаговые двигатели имеют несколько выступающих электромагнитов, расположенных вокруг куска железа в форме центральной шестерни. Электромагниты получают питание от внешней цепи управления, например микроконтроллера. Чтобы заставить вал двигателя вращаться, сначала на один из электромагнитов подается мощность, которая заставляет зубья шестерни магнитно притягиваться к зубцам электромагнита и вращается в это положение. Когда зубья шестерни совмещены с первым электромагнитом, зубья смещены относительно следующего электромагнита на небольшой угол.

Для перемещения ротора включается следующий электромагнит, выключая остальные. Этот процесс повторяется для непрерывного вращения. Каждый из этих небольших поворотов называется «шагом». Целое число из нескольких шагов завершает цикл. Используя эти шаги для поворота двигателя, можно управлять двигателем для получения точного угла. Есть четыре основных типа шаговых двигателей; Шаговый двигатель с постоянным магнитом, гибридный синхронный шаговый двигатель, шаговый двигатель с переменным сопротивлением и шаговый двигатель типа Лаве

Шаговые двигатели используются в системах позиционирования с контролем движения.

Двигатель постоянного тока против шагового двигателя

• Двигатели постоянного тока используют источники питания постоянного тока и делятся на два основных класса; щеточный и бесщеточный двигатель постоянного тока, тогда как шаговый двигатель — это бесщеточный двигатель постоянного тока с особыми характеристиками.

• Обычный двигатель постоянного тока (за исключением подключенных к сервомеханизмам) не может управлять положением ротора, в то время как шаговый двигатель может управлять положением ротора.

• Шагами шагового двигателя необходимо управлять с помощью устройства управления, такого как микроконтроллер, в то время как обычные двигатели постоянного тока не требуют таких внешних входов для работы.

Отличия от машин постоянного тока

Принципиальная конструкционная разница заключается в расположении обмотки. В системах переменного тока она охватывает статор, а в машинах постоянного тока – ротор. В обеих группах электродвигатели различаются по типу возбуждения тока – смешанные, параллельные и последовательные. Сегодня машины переменного и постоянного тока используются в промышленности, сельском хозяйстве и в бытовой сфере, однако первый вариант более привлекателен по своим эксплуатационным качествам. Генераторы и двигатели переменного тока выигрывают за счет более технологичной конструкции, надежности и высокой энергетической отдачи.

Вам будет интересно:»Корвет-57″: устройство, технические характеристики, отзывы

Применение устройств, работающих на постоянном токе, распространено в сферах, где на первый план выходят требования к точности регулирования рабочих параметров. Это могут быть тяговые механизмы транспорта, обрабатывающие станки и сложные измерительные приборы. В плане производительности машины постоянного и переменного тока имеют высокий КПД, но с разными возможностями технико-конструкционной подстройки под конкретные условия применения

Работа с постоянным током дает больше возможностей для управления частотой вращения, что важно при обслуживании серводвигателей и шаговых моторов

Асинхронные электродвигатели

Благодаря дешевизне и простоте конструкции электрические машины такого типа получили самое широкое распространение. Их принципиальное отличие – наличие так называемого скольжения. Это разность между частотой вращения магнитного поля неподвижной части электрической машины и скоростью вращение ротора. Напряжение на вращающейся части индуцируется за счет переменного магнитного поля обмоток статора двигателя. Вращение вызывает взаимодействие поля электромагнитов неподвижной части и магнитного поля ротора, возникающего под влиянием наведенных в нем вихревых токов. По особенностям обмоток статора выделяют:

Однофазные двигатели переменного тока. Двигатели такого типа требуют для пуска наличия внешнего фазосдвигающего элемента. Это может быть пусковой конденсатор или индуктивное устройство. Область применения однофазных двигателей – маломощные приводы.
Двухфазные электрические машины. Такие двигатели имеют 2 обмотки со смещенными относительно друг друга фазами. Их также используют для бытовых устройств и оборудования, имеющего небольшую мощность.
Трех- и многофазные электродвигатели. Наиболее распространенный тип асинхронных машин. Электрические двигатели такого типа имеют от 3-х и более обмоток статора, сдвинутых по фазе на определенный угол.

По конструкции ротора асинхронные электрические машины делят на двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором.

Обмотка ротора электрических машин первого типа представляет собой несколько неизолированных стержней, выполненных из сплавов меди или алюминия, замкнутых с двух сторон кольцами (конструкция “беличья клетка”). Асинхронные двигатели такого типа обладают следующими преимуществами:

Достаточно простая схема пуска. Такие электрические машины можно подключать непосредственно к электрической сети через аппараты коммутации.
Допустимость кратковременных перегрузок.
Возможность изготавливать электрические машины высокой мощности. Двигатель такого типа не содержит скользящих контактов, препятствующих наращиванию мощности.
Относительно простое ТО и ремонт. Асинхронные электромашины имеют несложную конструкцию.
Невысокая цена. Двигатели асинхронного типа стоят дешевле синхронных машин и ДПТ.

Электрические машины с короткозамкнутым ротором имеют свои недостатки:

Предельная скорость вращения составляет не более 3000 об/мин при входе в синхронный режим.
Технически сложная реализация регулирования частоты вращения.
Высокие пусковые токи при прямом запуске.

Электродвигатели с фазным ротором частично лишены недостатков, присущих машинам с ротором конструкции “беличья клетка”. Вращающаяся часть электрической машины такого типа имеет обмотки, соединенные в схему “звезда”. Напряжение подводится к обмотке через 3 контактных кольца, закрепленных на роторе и изолированных от него.

Такие электродвигатели обладают следующими достоинствами:

Возможность ограничивать пусковые токи при помощи резистора, включенного в цепь электромагнитов ротора.
Больший, чем у электромашин с короткозамкнутым ротором, пусковой момент.
Возможность регулировки скорости.

Недостатками таких двигателей являются относительно большие габариты и масса, высокая цена, более сложный ремонт и сервисное обслуживание.

Трехфазные и однофазные двигатели

Схемы подключения двигателя звезда, треугольник

Предваряя обсуждение подключения двигателя звезда/треугольник, начитаем теорию. Трехфазный и однофазный двигатели снабжены иногда тремя проводами подключения. Бросьте далеко ходить. Возьмем следующие два случая:

Трехфазный двигатель имеет внутреннюю коммутацию обмоток схемой звезда. Полюсы снабжены одной общей точкой. Три фазы подключаются к противоположным концам обмоток. Катушки абсолютно идентичные, одинаковые. Внутри создается вращающееся движущееся поле, за счет которого движется вал. Ротор представлен барабаном силумина с медными прожилками. Ток не подводится, магнитные полюсы образуют путем наведенных токов. Захватываются вращающим полем ротора, начинается движение. Особенностью конструкции назовем невозможность (без специальных мер) подключения сети 230 вольт. Потребовалось бы соединить обмотки схемой треугольника, сделать невозможно. Разумеется, статор можно вскрыть, найти общую точку, сделать три отвода, разорвав контакты меж катушками. Второй особенностью двигателя является отсутствие нулевого провода. Многих положение дел ставит в тупик – куда девается ток? Заряды двигаются по проводам меж фазами. Закон электротехники гласит: для подключения трех фаз нагрузке необязательно иметь общий провод, если потребление трех ветвей одинаковое. В противном случае понадобится нейтраль предоставить. Жизненный пример: допустим, нужно подключить на 380 вольт электрочайник. Маразм? Каждая фаза амплитудой 230 вольт, рабочие хотят кипятку – невозможно отказать. Берем одну из фаз, другой вывод вилки вешаем на нейтраль. Учтите, фазы в пределах одного потребителя нужно нагружать поровну (грубо говоря, по чайнику каждой линии дайте), иначе негативные последствия коснутся питающего трансформатора подстанции.
Однофазный двигатель может иметь три вывода. Заземление ни при чем, идет отдельно ушком на корпус. Что касается трех выводов, питают пусковую (либо конденсаторную), рабочую обмотку. Одни провод общий, будет схемная земля. Без сего двигатель работать откажется. Правда, трехфазный двигатель проще? Потому используют производства. Что касается подключения однофазного двигателя, одна катушка обычно имеет большее сопротивление. Разница значительнее, двукратной показывает пусковую обмотку. Сопротивление большего номинала. Нужно параллельно повесить конденсатор (емкость определяется, например, минимальным потребляемым током), когда вал раскрутится, цепь обрывается. Иначе, спустя промежуток времени, пусковая обмотка выйдет из строя вследствие чрезмерного перегрева. Если двигатель конденсаторный (бифилярный), цепь с конденсатором работает постоянно. Нормальный режим, благодаря сдвигу фаз, созданному реактивным элементом, образуется вращающееся поле статора нужной формы.

Итак, лежит два двигателя, видом похожие, подключать нужно разным образом

Важной частью корпуса выступает схема подключения электродвигателя. Расположена на шильдике, выбита на кожухе

Становится понятно, на сколько фаз рассчитан мотор, как врубить в цепь. Информация отсутствует – попробуем доработать недочет своими руками. Понадобится китайский тестер.

У трехфазного двигателя три контакта попарно будут давать одинаковое сопротивление, равное удвоенному значению номинала обмотки. Мотор 230 вольт результаты измерений даст неодинаковые:

Самый большой показатель тестера меж фазными концами. Напряжение 220 вольт подается напрямую одному, другому через конденсатор. Емкость сильно зависит от мощности, скорости вращения вала. Параметр определяет средняя нагрузка вала в рабочем режиме.
Наименьшее значение образуется меж концами рабочей обмотки.
Третий номинал занимает промежуточное положение. Сумма с сопротивлением рабочей обмотки равняется первому пункту списка.

Вопрос приобретения узла тесно касается использования специальных справочников. Чужеродное пускозащитное реле с данным типом электродвигателя использовать категорически нельзя. Велика вероятность некорректной работы, выхода прибора из строя. Практически умельцы вручную обрывают цепь. Способ неправильный, имеет право существовать.

Добавим, что пропадание одной фазы может негативно сказаться на некоторых типах моторов. Экспериментируя с агрегатом, реализуя подключение двигателя звезда-треугольник, старайтесь избегать ситуаций. Принято осуществлять пуск специальными защитными автоматами, вырубающими питание при возникновении опасности.

Двигатель Лазарева

Устройство двигателя Лазарева

Отечественный разработчик Николай Лазарев создал работающий и довольно простой вариант агрегата, использующего магнитную тягу. Его двигатель или роторный кольцар, состоит из емкости, разделенной пористой перегородкой потока на верхнюю и нижнюю части. Они сообщаются между собой за счет трубки, по которой из нижней камеры в верхнюю идет поток воды/жидкости. В свою очередь поры обеспечивают гравитационное перетекание вниз. Если под потоком жидкости поместить колесико, на лопастях которого будут закреплены магниты, то получиться добиться цели потока – вращения и создания постоянного магнитного поля. Схема роторного двигателя Николая Лазарева используется для расчета и сборки простейших самовращающихся устройств.

Конструктивные особенности

Основными элементами электродвигателя любого назначения являются статор и ротор. Для защиты от контактов с окружающими объектами система с обмотками закрывается в прочный кожух. Предотвратить перегрев обмоток позволяет дополнение в виде установленного на роторном валу охлаждающего вентилятора.

Статор асинхронного трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором имеет стандартное для электродвигателей строение. Исполнение, рассчитанное на работы с обмотками на три фазы, подразумевает расположение сердечников под углом в 120о. Обмотки выполняют из медной проволоки подходящего сечения, изолированной. Подключение обмоток производится в звезду или треугольник (оно описано в отдельных статьях). Статорный магнитопровод жестко фиксируют к стенкам корпуса.

Роторная часть имеет внешний вид, похожий на небольшую цилиндрическую клетку. Парные кольца исполняют роль короткозамыкающего элемента для стержней, изготовленных из алюминия. Если рассматривать конструкцию высокой мощности, для нее стержневые части конструкции могут изготавливаться из меди. Причиной использования данного материала служит его низкое сопротивление. Однако есть и минусы – медь для обмотки стоит дороже алюминия и быстрее плавится при нагреве сердечника вихревыми токами.

Расположение стержней при сборке выполняется поверх сердечников из специальной трансформаторной стали. Монтаж производят на валу агрегата, провод обмотки впрессовывается в специальные пазы магнитопровода. Простота изготовления повышается тем, что в таком исполнении для магнитопроводных пластин не требуется изоляция. Это – один из главных факторов, сделавших асинхронный агрегат короткозамкнутого типа самым популярным (его доля в общей массе электромоторов достигает 90%).

Способы подключения периферии к компьютеру

Подключение внутренней периферии

Внешняя видеокарта устанавливается в слот PCI-Express на материнской плате. Она имеет собственный процессор для обработки графики, и, как правило, в ней есть выходы для подключения нескольких мониторов. Более мощные модели имеют выходы для отдельных линий питания от блока питания ПК.

Современные видеокарты имеют выходы MiniDP, HDMI или VGA для подключения мониторов. Также HDMI и MiniDP позволяет передавать звук, если в мониторе есть встроенные колонки.

На заметку. Видеокарта может быть и встроенной в материнскую плату. Ее производительности вполне достаточно для простых задач: работы в офисных программах, просмотра фильмов и некоторых игр.

SATA жесткие диски подключаются к материнской плате через SATA кабель. Дополнительно к нему подается линия питания с блока питания.

M2 SSD диски подключаются напрямую к материнской плате.

Привод оптических дисков. Устанавливается в системный блок и подключается кабелем SATA к материнской плате для передачи данных и кабелем питания от блока питания.

Подключение внешней периферии

Клавиатура и мышь. Современные модели подключаются к ПК через USB кабель или беспроводной передатчик.

Но также встречаются модели с PS/2. Это устаревший вариант.

Колонки, наушники и микрофон. Аудиоустройства подключаются через аудио кабель с разъемом Jack 3.5.

Принтер, сканер, МФУ. Подключаются через специальный кабель.

Один его конец вставляется в оборудование – он имеет квадратную форму и обозначается как «тип B». Второй конец подключается к системному блоку и называется «тип А».

Описание и назначение

Датчик влажности — устройство, предназначенное для измерения и преобразования относительной влажности в цифровой сигнал, а также в стандартный сигнал напряжения.

Защитные покрытия датчика позволяют использовать устройство в различных окружающих условиях и задачах, а также в управлении показателем влагосодержания: для автоматизации зданий, для контроля сушки при химическом производстве, в сельском хозяйстве.

Методы измерения влажности условно делятся на прямые и косвенные. В прямых методах осуществляется распределение исследуемого материала конкретно на сухое вещество и влагу. Косвенными методами измеряют физические величины, которые связанные с влажностью материала.

В помещениях повышенной влажности принято устанавливать вентилятор, в котором имеется гидростат — датчик влажности, выполняющий анализ насыщения воздуха в ванной водяными парами. Подобное устройство будет включаться лишь в условиях превышения нормы влажности.

Для качественного воздухообмена в ванной вместо вентиляционной решетки устанавливается вентилятор со встроенным датчиком влажности.

Типы периферийных устройств

Периферийные устройства — это обобщенное название устройств, подключаемых к ПК. Их разделяют на устройства ввода, вывода и ввода-вывода информации. Они могут быть как внешними, так и внутренними.

Внутренние – это те, которые устанавливаются на материнскую плату:

Жесткий диск;
Видеокарта;
Сетевая карта;
Wi-Fi адаптер;
Звуковая карта;

И другое оборудование, которое подключается в слоты PCI, PCI Express и SATA.

Внешние – те, которые подключаются к системному блоку снаружи.

Основные:

Монитор;
Клавиатура;
Мышь;
Колонки;
Наушники;
Микрофон;
Принтер;
Сканер;
МФУ;
УПС.

Из дополнительных можно выделить USB устройства:

Флешка;
Bluetooth адаптер;
Wi-Fi адаптер;
Звуковая карта;
Web камера;
3G и 4G модем;
Удлинитель;
Картридер;
Джойстик.

А также некоторое профессиональное оборудование:

Графический планшет;
Проектор;
Плоттер;
Звуковой пульт;
Сетевое оборудование.

Малоинерционные двигатели

В малоинерционных двигателях значительное быстродействие достигается в результате снижения момента инерции якоря путем уменьшения его массы или создания нетрадиционной торцевой конструкции с дисковым якорем. Якорь таких двигателей выполняется в виде диска из гетинакса, на обеих сторонах которого размещена обмотка в виде печатного монтажа. Малоинерционный двигатель серии ПЯ с печатной обмоткой (рис. 2.2) изготовляют в закрытом фланцевом исполнении с естественным охлаждением и с возбуждением от постоянных магнитов.

Рисунок 2.2. малоинерционный торцевойдвигатель постоянного тока

где: 1 — корпус, 2 — статор с постоянными магнитами, 3,5 — электромагнитные кольца, 4 — щеткодержатель, 6 — якорь с печатной обмоткой.

Наличие намагниченного якоря исключает изменение магнитного потока, а значит, и колебания вращающего момента и частоты вращения, что особенно важно при работе на малых частотах вращения. Недостатком малоинерционных двигателей в связи с небольшой массой якоря и незначительным «временем их нагрева является недопустимость длительной работы с моментом нагрузки, превышающим номинальный. Как и двигатели серии 2П, малоинерционные двигатели соединяются с ходовым винтом станка промежуточной механической передачей

Как и двигатели серии 2П, малоинерционные двигатели соединяются с ходовым винтом станка промежуточной механической передачей.

Для чего такие датчики дома

Не все понимают, зачем нужен бытовой измеритель влажности воздуха. Особенно в холодный период главным показателем комфортности является тепло

Какая польза в доме от гигрометра? От многих ускользает важность наличия в воздухе определенного процентного соотношения воды и других компонентов. В зимний период, когда включают отопление, в помещениях существенно снижается показатель влажности

Необходимость

В доме из дерева повышенная влажность провоцирует появление грибков, плесени, муравьев или термитов. С одной стороны, сырая древесина – это комфортная среда для размножения вредных микроорганизмов и бактерий. С другой – слишком сильная сухость вызывает появление трещин и зазоров (как в городских квартирах). Если воздух сухой быстро портиться мебель (лаковое покрытие), отклеиваются обои, чрезмерная сырость плохо влияет на ткани, одежду, постельное белье, где могут завестись клещи и плесень. Для человека неправильная концентрация выражается в следующем:

появляется зуд слизистой оболочки глаз;
сухость волос, кожи лица, рук и, как итог, появление микротрещин, мелких морщин, преждевременное старение;
вызывает сложность дыхания, першение в горле.

Становится понятно, что нужно удерживать баланс, который и будет истинным показателем комфорта

С этой важной задачей поможет справиться датчик влажности, который измеряет концентрацию воды в воздухе

Принцип действия

Основной принцип измерения влажности основан на определении точки росы. При постепенном охлаждении устройство должно зафиксировать момент появления на гладкой поверхности незначительного конденсата в виде капель. В этот момент воздух превращается в насыщенный пар – данное состояние принято считать точкой росы. Определение соотношения воды в воздушном пространстве зависит от типа датчика, который будет работать в помещении:

Волосяной – изменение показателя влажности определяют в зависимости от состояния обезжиренного человеческого волоса.
Электронный – пользователи не видят, как работают измеритель, а состояние окружающей среды выводится на экран в виде понятных цифровых значений.
Психрометрический – в конструкции прибора работающими термометрами демонстрируются показания сухого образца воздуха и неизолированного элемента. На основании разницы их показаний по таблице определяют влажность.
Конденсационный датчик выдает более точные результаты. Принцип работы основан на измерении количества конденсата в трубках из стекла.

Устройство (общее)

Конденсационный датчик, который устанавливает точку росы, должен точно измерять температурные показания. В конструкцию входит зеркало, которое покрывают тонким антикоррозионным слоем золота. С тыльной стороны находится охладитель, а с противоположной – направляются светодиодные лучи. В процессе появляются капли росы, рассеивающие оптическое излучение. В этот момент на фотодетекторе регистрируется электрический сигнал, информация подается на принимающее устройство.

Устройство и использование двигателей асинхронного короткозамкнутого типа