Структура якоря электродвигателя основные компоненты и их функции (4 видео)

Якорь электродвигателя – это одна из ключевых составляющих механизма, обеспечивающего его работу. Он является существенной деталью внутренней структуры электродвигателя и выполняет роль перевода электрической энергии в механическую. Какое значение имеет структура якоря и какие компоненты присутствуют в нем?

Главным элементом в структуре якоря электродвигателя является обмотка. Обмотка представляет собой набор проводов, намотанных на якорную часть, обычно изготовленную из железа. Главная задача обмотки – создание магнитного поля и преобразование электрической энергии в механическую. Этот процесс основан на явлении электромагнитной индукции, где ток, протекающий по проводам, генерирует магнитное поле, воздействующее на якорную часть.

Для обеспечения эффективной работы якоря электродвигателя используются также коллектор и щетки. Коллектор представляет собой компонент, на котором размещены разъединенные между собой ламели (пластины). Он присоединен к обмотке и вращается вместе с якорем. Главная задача коллектора – осуществление передачи электрического тока от источника питания к обмотке, а также обеспечение правильной последовательности положения проводников в магнитном поле. Щетками осуществляется подача электрического тока с источника питания на коллектор, а также его обеспечение при движении якоря.

Содержание

Структура якоря электродвигателя
Основные компоненты якоря
Обмотка якоря
Коллектор
Функции основных компонентов
Обмотка якоря: проводит ток и создает магнитное поле
Коллектор: преобразует переменный ток в постоянный и передает его на внешнюю цепь
Дополнительные компоненты
Коммутатор
Щетки
Функции дополнительных компонентов
Коммутатор: осуществляет переключение контактов между обмотками якоря
💥 Видео

Видео:Принцип работы синхронного электродвигателяСкачать

Структура якоря электродвигателя

Обмотка якоря – это набор проводов, изолированных друг от друга, обмотанных вокруг сердечника якоря. Они создают магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора, вызывая вращение якоря.
Сердечник якоря – это основная структурная составляющая якоря, выполненная из железа или стали. Он образует замкнутый магнитный контур, который усиливает магнитное поле, создаваемое обмоткой.
Коллектор – это ось, к которой крепятся обмотка якоря и сердечник. Коллектор служит для передачи электрического тока из обмотки во вращающийся якорь.
Коммутатор – это механизм, который связывает обмотку якоря с запитывающей электрической сетью и позволяет изменять направление тока в обмотке в зависимости от положения якоря.
Контактные щетки – это провода из углеродного материала, которые прижимаются к коммутатору и обеспечивают передачу тока в обмотку якоря.

Все эти компоненты совместно работают для обеспечения эффективного и надежного функционирования электродвигателя.

Видео:Принцип работы асинхронного электродвигателяСкачать

Основные компоненты якоря

Основные компоненты якоря:

Компонент	Функция
Обмотка якоря	Образует магнитное поле при подаче электрического тока, которое взаимодействует с магнитным полем статора и создает вращающий момент
Коллектор	Служит для передачи электрического тока, поступающего согласно положению ротора, на контакты щеток для питания обмотки якоря
Коммутатор	Переключает контакты щеток в соответствии с положением ротора, обеспечивая прерывистое питание якоря
Обмотки помощи вращения	Используются для повышения крутящего момента якоря при старте или повышении нагрузки
Якорная деталь	Основная масса якоря, на которую наматывается обмотка и устанавливаются коллектор и коммутатор

Взаимодействие этих компонентов позволяет электродвигателю осуществлять механическую работу, преобразуя электрическую энергию во вращательное движение.

Обмотка якоря

Главная функция обмотки якоря заключается в создании магнитного поля, которое взаимодействует с магнитным полем статора, что позволяет электродвигателю работать.

Обмотка якоря обычно изготавливается из провода с медным или алюминиевым сердечником. Медь является наиболее распространенным материалом благодаря своей высокой электропроводности и теплопроводности.

Тип	Количество слоев	Форма обмотки
Параллельная обмотка	Один слой	Проводники расположены параллельно
Последовательная обмотка	Несколько слоев	Проводники подключены последовательно
Комбинированная обмотка	Несколько слоев	Сочетание параллельной и последовательной обмотки

Важным аспектом при изготовлении обмотки является правильный расчет ее параметров, таких как число витков, сечение провода и тип обмотки. Неправильно подобранная обмотка может привести к перегреву или низкой эффективности электродвигателя.

Обмотка якоря является одной из ключевых частей электродвигателя, определяющей его характеристики и производительность. Поэтому особое внимание следует уделять качеству изготовления и правильности работы обмотки.

Коллектор

Основная функция коллектора заключается в изменении направления и силы тока, протекающего через обмотки якоря. Это достигается за счет наличия коллекторных пластин, которые разделены изоляционными щетками. При вращении якоря с помощью электрического тока, собранный коллектором ток передается от источника питания к обмоткам, что позволяет создавать вращательное движение.

Коллектор изготавливается из специального материала, обладающего высокой электропроводностью и стойкостью к износу. Обычно коллекторы изготавливают из меди или полированного графита. Важно, чтобы поверхность коллектора была гладкой и ровной, чтобы обеспечить надежный контакт с щетками и предотвратить искрение при передаче тока.

Кроме того, коллектор также выполняет функцию охлаждения. Во время работы электродвигателя, коллектор подвергается нагреванию от проходящего через него тока. Чтобы предотвратить перегрев и сохранить оптимальную работу электродвигателя, коллекторы часто охлаждаются с помощью системы вентиляции или водяного охлаждения.

Видео:Электродвигатель постоянного тока. Принцип работы.Скачать

Функции основных компонентов

Ротор – это другая часть якоря электродвигателя, выполненная в виде диска с активными элементами. Основной функцией ротора является преобразование электрической энергии в механическую путем взаимодействия с магнитным полем, созданным статором. Ротор может быть постоянным или переменным по магнитной индукции.

Коллектор – это устройство, присоединенное к ротору, которое служит для передачи электрического тока в якорь. Коллектор состоит из множества проводящих полосок, разделенных изоляционными пластинами. Основная функция коллектора – обеспечение электрической связи с внешней сетью и передача электрической энергии в якорь.

Щетки – это устройства, которые прилегают к коллектору и подают на него ток из источника энергии. Функция щеток заключается в обеспечении непрерывного контакта с поверхностью коллектора и подаче электрического тока в витки обмотки якоря.

Подшипники – это механические устройства, которые обеспечивают поддержку и вращение вала. Подшипники снижают трение и уменьшают истирание поверхностей, обеспечивая плавное и надежное вращение якоря электродвигателя. Основная функция подшипников – уменьшение износа и повышение срока службы электродвигателя.

Охлаждение – это процесс удаления тепла, создаваемого работой якоря. Для осуществления охлаждения могут использоваться различные методы, такие как воздушное охлаждение, принудительная циркуляция воздуха или водяное охлаждение. Основная функция охлаждения – предотвращение перегрева электродвигателя и сохранение его работоспособности.

Обмотка якоря: проводит ток и создает магнитное поле

Провод, используемый для обмотки якоря, обычно изготавливается из меди или алюминия. Эти материалы обладают хорошей электропроводностью, что позволяет безопасно передавать большие токи. Применение меди или алюминия также позволяет обмотке якоря иметь небольшой размер и вес.

Обмотка якоря может быть намотана по-разному в зависимости от типа электродвигателя. В некоторых случаях провод наматывается параллельно оси якоря, а в других — перпендикулярно. Также обмотка может быть разделена на несколько секций, что позволяет электродвигателю работать с различными скоростями и иметь различную мощность.

Магнитное поле, создаваемое обмоткой якоря, является ключевым элементом работы электродвигателя. Это магнитное поле стимулирует вращение якоря и переводит электрическую энергию в механическую. Таким образом, обмотка якоря не только проводит ток, но и отвечает за начало и поддержание вращения якоря.

Коллектор: преобразует переменный ток в постоянный и передает его на внешнюю цепь

Коллектор состоит из множества сегментов или пластин, обычно изготовленных из меди или серебра. Эти сегменты разделены угольными щетками, которые обеспечивают электрический контакт с коллектором. Когда якорь вращается, обмотки генерируют переменный ток, который проходит через сегменты коллектора и щетки.

При прохождении переменного тока через коллектор, контактные щетки соответственно меняют положение, обеспечивая передачу тока на внешнюю цепь. Изменение полярности тока происходит благодаря разделению коллектора на сегменты, что позволяет достичь однонаправленного тока на внешней цепи.

Кроме преобразования переменного тока в постоянный, коллектор также выполняет функцию сглаживания тока, устраняя пульсации, которые могут возникать в переменном токе. Это важно для стабильного и плавного вращения якоря электродвигателя.

Таким образом, коллектор играет ключевую роль в преобразовании и передаче тока в электродвигателе. Без него невозможно достичь постоянного тока, необходимого для правильной работы многих устройств и систем.

Видео:Асинхронные и Синхронные двигатели и генераторы. Мощный #энерголикбез ПЕРСПЕКТИВЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙСкачать

Дополнительные компоненты

В структуре якоря электродвигателя наряду с основными компонентами также присутствуют дополнительные элементы, которые выполняют важные функции и обеспечивают надежную работу механизма.

Одним из таких компонентов является система охлаждения, которая обеспечивает снижение температуры разогревающихся элементов якоря. Это особенно важно в случае нагрузок, когда электродвигатель работает продолжительное время. Система охлаждения обычно состоит из вентиляционного канала и вентилятора, который создает приток свежего воздуха и отводит нагретый воздух от якоря.

Также в структуре якоря присутствуют элементы, отвечающие за электрическую защиту. К ним относится предохранительный элемент, который обеспечивает перегорание и защищает якорь от короткого замыкания или перегрузки. Для механизмов с большой мощностью могут быть установлены дополнительные предохранители.

Другим важным компонентом является система смазки, которая обеспечивает снижение трения между движущимися деталями якоря и продлевает срок его службы. Обычно якорь смазывается смазкой или маслом, которые распределяются по поверхностям деталей и предотвращают их износ и повреждения.

Некоторые электродвигатели также оснащены датчиками, которые служат для контроля и безопасности работы. Например, датчик температуры может отслеживать нагрев якоря и автоматически отключать электродвигатель в случае превышения допустимого значения. Датчик вибрации или уровня вибрации может обнаруживать неисправности в работе и предотвращать поломку механизма.

Все эти дополнительные компоненты играют важную роль в надежной работе якоря электродвигателя, обеспечивая его эффективность, безопасность и долговечность.

Коммутатор

Основная функция коммутатора заключается в переключении контактов сегментов коллектора при прохождении через них щеток, которые подают ток на обмотки якоря. Коммутатор состоит из множества медных сегментов, которые разделены изоляционными пластинами.

В процессе работы электродвигателя, коммутатор осуществляет переключение тока при каждом обходе якоря. Таким образом, при прохождении каждого сегмента коллектора через щетки, текущий ток переключается на следующий сегмент. Это позволяет создать магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем статора, создавая крутящий момент и вращение якоря.

Коммутатор должен обладать высокой электрической проводимостью, так как на него приходит значительный ток. Он также должен быть изготовлен из материала, обладающего высокой износостойкостью, так как его контактные поверхности постоянно взаимодействуют с щетками.

Щетки

Основные функции щеток:

Обеспечение электрического контакта между статором и ротором
Передача тока на коммутатор якоря
Охлаждение коммутатора и якоря
Уменьшение искрения и шума при работе

Щетки изготавливаются из специальных материалов, таких как уголь, графит или металлов с высокой теплопроводностью. Это позволяет им выдерживать высокие температуры и обеспечивает надежный контакт с коммутатором.

Щетки являются расходным материалом и требуют периодической замены в процессе эксплуатации. При использовании щеток с низким трением и износостойкостью можно добиться длительного срока службы электродвигателя.

Видео:Электродвигатель строение и принцип работыСкачать

Функции дополнительных компонентов

В структуре якоря электродвигателя существуют дополнительные компоненты, которые выполняют специальные функции и повышают эффективность работы механизма. Рассмотрим основные из них:

Компонент	Функция
Перезапускатель	Данный компонент предназначен для автоматического перезапуска электродвигателя в случае его аварийного отключения. Он обеспечивает безопасность работы механизма и предотвращает возможные повреждения.
Термистор	Термистор служит для контроля температуры электродвигателя. При достижении определенного уровня нагрева он срабатывает и отключает электродвигатель, предотвращая его перегрев и повреждение.
Фильтр постоянных токов
Компенсационные обмотки	Компенсационные обмотки используются для компенсации падения напряжения в якоре при наличии нагрузки. Они обеспечивают стабильность работы и позволяют поддерживать заданный уровень скорости и мощности.
Система охлаждения	Система охлаждения является неотъемлемой частью якоря электродвигателя. Она предназначена для удаления излишнего тепла, которое образуется в процессе работы. Благодаря этому компоненту электродвигатель сохраняет свою работоспособность и продлевает срок службы.

Дополнительные компоненты якоря электродвигателя играют важную роль в обеспечении безопасности, стабильности работы и продолжительности его службы. Каждый из них выполняет специфическую функцию, необходимую для эффективной работы механизма.

Коммутатор: осуществляет переключение контактов между обмотками якоря

Главная функция коммутатора заключается в том, чтобы управлять направлением тока через обмотки якоря, что, в свою очередь, позволяет создать момент вращения ротора.

Коммутатор содержит коммутационные контакты, которые расположены в виде кольца или диска и соединены с обмотками якоря. При работе электродвигателя, коммутатор поворачивается вместе с ротором, обеспечивая переключение контактов в нужный момент времени.

Коммутатор обычно имеет множество сегментов или пластинок, которые соответствуют числу обмоток якоря. Каждый сегмент соединен с определенной обмоткой, что позволяет электрическому току проходить через обмотки в определенном порядке и создавать нужное направление вращения ротора. Когда сегменты коммутатора переключаются, контакты изменяют свое положение, что приводит к изменению направления тока и, следовательно, созданию вращательного момента.

Коммутаторы могут быть различных конструкций в зависимости от типа электродвигателя. Например, общеприменимые коммутаторы, используемые в постоянных магнитных электродвигателях, имеют множество контактов и сегментов. В то же время, коммутаторы, используемые в электродвигателях с бесщеточным двигателем постоянного тока (BLDC), могут быть электронными устройствами, осуществляющими переключение с помощью электронных ключей.