Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. Таким образом, электрические двигатели противоположны генераторам, которые преобразуют механическое движение в электрическую энергию. Существует множество различных типов и конструкций электродвигателей. Однако все электродвигатели основаны на сходном принципе работы.
Объяснение магнитных полей и силы Лоренца
Электродвигатель использует важнейшую силу природы - силу Лоренца. Как это работает и почему электродвигатель может это сделать, мы сначала объясним вам на основе упрощенных основ, прежде чем мы перейдем к конструкции.
Каждый магнит имеет два полюса: северный и южный. Магнитные силы всегда действуют с севера на юг и воздействуют на так называемые ферромагнитные материалы (кобальт, железо, никель). Твердые тела, такие как железо, всегда притягиваются к магниту. Однако, если есть два магнита, случается следующее: одни и те же полюса отталкиваются друг от друга (южный и южный, северный и северный полюса) - разные полюса притягиваются (южный и северный).
Электричество также имеет два разных полюса. Здесь есть плюс и минус. Это называется электрическим зарядом . Плюс означает, что частица имеет положительный заряд. Минус означает, что частица имеет отрицательный заряд.
Воздействие на заряд (плюс или минус) в магнитном поле называется силой Лоренца. Проще говоря, северный магнитный полюс отталкивает положительный заряд и притягивает отрицательный. Южный магнитный полюс притягивает положительный заряд и отталкивает отрицательный. Каждый электродвигатель основан на этом принципе. Он использует магнитное воздействие постоянного магнита на электромагнит (который находится под напряжением и имеет заряд).
Устройство и функции двигателя
Так называемый статор расположен под корпусом электродвигателя. Он состоит из стабильного магнитного поля (постоянный магнит). Это означает, что северный и южный полюса имеют фиксированное положение и не меняются. Ротор (лат. rotare = крутить) находится в самом двигателе, прикреплен к валу и поэтому может вращаться. Его электрическое магнитное поле постоянно меняется: северный и южный полюса меняются местами. Ротор окружен статором. Якорь представляет собой железный сердечник ротора. На него намотаны катушки ротора, по которым течет ток. С помощью этих катушек создается изменяющееся магнитное поле. Если якорь представляет собой постоянный магнит, то катушек нет.
Коммутатор (также называемый переключателем полюсов) сидит на валу ротора. Ток течет через него. Его задача — повернуть магнитное поле ротора и, таким образом, поменять местами полюса. Это всегда происходит при достижении определенного положения. К коммутатору присоединены скользящие контакты, питающие ротор электричеством. Если электродвигатель теперь находится под напряжением, в роторе создается магнитное поле. Только тогда он становится вращающимся электромагнитом.
По описанному выше принципу, что одноименные полюса всегда отталкиваются друг от друга, ротор начинает вращаться. Электромагнитное поле ротора всегда регулируется коммутатором таким образом, что северный полюс ротора и северный полюс статора (аналогично южному полюсу) обращены друг к другу. Проще говоря, через каждые пол-оборота меняется полярность ротора. В противном случае северный полюс и южный полюс были бы обращены друг к другу, и двигатель остановился бы.
Существует также вариант электродвигателя без коммутатора. В двигателях переменного тока магнитное поле изменяется в соответствии со скоростью вращения ротора. Одни и те же полюса «автоматически» обращены друг к другу. В этом случае структура немного отличается. Тем не менее, основные части остаются.
Разновидности электродвигателей
На данный момент используют большое количество электродвигателей, которые отличаются конструкцией. В основном их делят по двум характеристикам.
Принцип электропитания:
- Переменного тока, когда двигатель работает, получая питание непосредственно от электросети.
- Постоянного тока, когда двигатель работает от источника постоянного тока (батареек, аккумуляторов и т.п.).
Принцип работы:
- Синхронный, вращение происходит в синхронизации с магнитным полем, вызывающим движение. У таких двигателей есть обмотки на роторе и щеточный механизм для подачи на них электрического тока.
- Асинхронный, вращающийся ротор движется медленнее вращающегося магнитного поля в статоре. В таком двигателе нет щеток и обмоток на роторе, и он является одним из самых распространенных, что объясняется его простотой.
Если стоит выбор, где купить электродвигатель, выбирайте надёжного поставщика. Компания «АнЛан» занимает лидирующие позиции на рынке РФ с 2007 года. Разумная цена и европейское качество — то, что отличает продукцию компании от других организаций.