Электродвигатель (электромотор) — устройство, преобразующее электричество в механическую энергию, которая приводит в движение механизмы. Мотор может также работать в режиме электрогенератора, то есть, наоборот, преобразовывать механическую работу в тепловую и электрическую энергию. Моторы используются в различных механизмах: от заводских станков до холодильников и соковыжималок.
Принцип действия и устройство электродвигателя
Конструкция электрического двигателя состоит из:
- неподвижного статора;
- движущегося ротора;
- коллектора — выполняет функции датчика углового положения ротора, а также переключателя тока;
- щеток — скользящих контактов, прижатых к коллектору.
Физический принцип электродвигателя основан на электромагнитной индукции. Ротор вращается внутри статора за счет того, что взаимодействуют магнитные поля, электрический ток преобразуется в механическую энергию. Этот эффект открыл и впервые применил в лабораторных условиях 200 лет назад английский ученый Майкл Фарадей.
Попробуем как можно проще описать принцип работы электродвигателя. В магнитном поле вертикально размещается рамка, через нее пропускается электроток. Рамка меняет положение и становится горизонтально — так воздействие магнитного поля на нее равно нулю. А если поставить еще одну рамку под углом или пустить ток в противоположном направлении, полярность изменится, вращение продолжится.
В моторах устанавливаются катушки индуктивности с сердечником, способные запасать энергию магнитного поля. Внешне они выглядят как витки проволоки, покрытые слоем изоляции. Постоянные магниты используют только в маломощных устройствах, работающих на батарейках.
Типы электродвигателей
В зависимости от источника питания бывают электромоторы постоянного и переменного тока. Первые работают от батареек, аккумуляторов, блоков питания, вторые — от электросети.
Исходя из принципа действия двигатели делятся на два вида:
- синхронные — ротор вращается с той же частотой, что и магнитное поле, щеточный механизм подает ток на обмотку;
- асинхронные — ротор вращается медленнее, чем магнитное поле в статоре. Такие устройства бывают одно-, двух-, трех- и многофазными.
В асинхронных моделях обмотки статора в корпусе создают магнитное поле. Магнитные полюса в обмотках вращаются, направление тока меняется. Конструкцию не нужно часто обслуживать, заменять щетки. К минусам относится то, что для регулировки скорости вращения вала нужно менять частоту тока.
Синхронная конструкция также имеет свои недостатки. Главный — износ щеток, которые служат для подачи напряжения на коллектор или токосъемное кольцо. Вращение происходит из-за взаимодействия магнитного потока и тока статора. Когда переменный ток меняет направление, магнитный поток в статоре и корпусе тоже меняется. Происходит синхронное вращение в ту же сторону.
Асинхронный тип — более надежный и долговечный. Синхронные модели используются, если нужна постоянная, регулируемая или высокая скорость вращения (выше 3 тыс. об/мин). Обычно устанавливаются в электроинструментах, бытовой технике.
Также электрические двигатели различаются по своим номинальным (установленным производителем) характеристикам: мощности, напряжению, КПД, крутящему моменту, частоте вращения, и др.
