> Техника, страница 94 > Электродвигатель

Электродвигатель

Электродвигатель, машина, в которой происходит преобразование электрич. энергии в механическую. Э. являются в настоящее время наиболее распространенным видом моторов, они находят широкое применение для приведения в движение машин, орудий производства во всех отраслях промышленности (металлообрабатывающей, металлургической, нефтяной и прочие), для тяги—приведения в движение поездов, вагонов, тележек, судов, лодок, в подъемно-транспортных устройствах и сооружениях, в бытовом, коммунальном хозяйстве и для приведения в действие медицинских приборов, аппаратов и прочие Э. широко используются также в качестве стартеров (смотрите) для пуска в ход других двигателей, например автомобильных, авиационных и прочие Электродвигатели имеют вращательное и возвратно-поступательное движение. Вращательное движение является нормальным действием Э.; Э. с поступательным движением выполняются особым образом и находят применение лишь в специальных областях привода, например для молотьбы и тому подобное. Э. с возвратно-поступательным движением носят название магнитофугальных двигателей. Э., как и всякая электрич. машина, состоит из двух основных частей: магнитной и якорнойсистем. Образование крутящих моментов в Э. происходит за счет взаимодействия магнитного поля с током, протекающим по обмотке якоря, причем если проводники якоря заложены в пазы, то образующиеся от взаимодействия магнитного поля с током механические силы прикладываются не к проводам непосредственно, акжелезным зубцам якоря. Сила взаимодействия магнитного поля с токонесущим проводом м. б. вычислена по ф-ле где В_е—магнитная индукция в воздушном зазоре, —активная длина провода, заложенного в тело якоря, г_а—сила тока, протекающего по проводнику. Направление действия меха-нич. силы определяется т. н. правилом л е-вой руки, сущность которого заключается в следующем: если поместить левую руку так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца, расположенные вдоль проводника, совпадали с направлением тока, то большой палец определяет направление действия механич. силы. В зависимости от рода тока, применяемого для питания электродвигателей, последние разделяются на двигатели постоянного и переменного тока. Э. могут быть устроены т. о., что их работа может происходить и на постоянном и переменном токах; такие Э. называются у н и-версальными. Якорь Э. постоянного тока снабжается обычно коллектором. Э. переменного тока бывают бесколлекторны-ми и коллекторными, причем Э. переменного тока устраиваются с коллектором в тех случаях, когда к двигателю ставится требование в отношении широкой регулировки скорости вращения. За последние годы в связи о применением ионных преобразователей с управляемой сеткой появились новые конструкции Э. постоянного тока без коллектора, но снабженные взамен этого особыми коммутаторами, посредством которых осуществляется поочередное питание отдельных секций обмотки якоря. Скорость вращения Э. имеет довольно широкие пределы: тихоходные Э. работают при скоростях 75—300 об/м. ;Э. среди ей скорости вращаются при 300—1000 об/м.; быстроходные Э. делают 1 000—20 000 об/м. В нек-рых специальных случаях (например для приведения во вращение жироскопов и тому подобное.) устраиваются Э. со скоростью вращения до 40 000 об/м. Нормально Э. предназначаются для вращения в одну сторону, но они могут работать в лк бом направлении. Э., приспособленные для вращения в обе стороны, называются реверсивными.

Механические свойства Э. обычно изображаются характеристиками крутящих моментов и скоростными характеристиками. Первые характеристики представляют собой зависимость развиваемого двигателем крутящего момента от силы тока якоря. Вторые характеристики выражают зависимость скорости вращения от нагрузки. Вид этих характеристик в значительной мере определяется способом возбуждения Э. В Э. с шунтовыми характеристиками магнитный поток мало изменяется с нагрузкой, поэтому здесь крутящий момент, развиваемый Э., находится в прямой зависимости от тока якоря, причем пропорциональность несколько уменьшается по мере увеличения реакции якоря (смотрите). Скорость вращения Э. с шунтовой характеристикой изменяется с нагрузкой, падая несколько с увеличением последней. Э. с сериесной характеристикой развивают крутящие моменты почти пропорционально квадрату силы тока, если магнитная система находится в ненасыщенном состоянии и реакция якоря невелика. С увеличением насыщения и реакции якоря зависимость крутящего момента от силы тока приобретает прямолинейный вид. Скорость вращения сериесных Э. сильно изменяется в зависимости от нагрузки, резко падая с увеличением последней. К Э. с шунтовой характеристикой относятся шунтовые двигатели постоянного и переменного тока и асинхронные. Сериесные характеристики имеют все Э. постоянного и переменного тока с последовательным возбуждением, а также репульсионные коллекторные двигатели. В некоторых случаях электромоторного привода применяются двигатели с постоянной скоростью вращения, не зависящей от нагрузки. К числу таких Э. относятся двигатели постоянного тока со смешанным возбуждением и синхронные. Нормально в Э. постоянного тока для поддержания постоянства скорости вращения приходится устраивать ди-ференциальное или так называемое противо-компаундное возбуждение. Скорость вращения синхронных двигателей зависит только от частоты переменного тока, которым питается Э., и числа полюсов двигателя. У синхронных двигателей скорость остается постоянной при изменениях напряжения, между тем как у всех других видов двигателей напряжение сети и ток возбуждения оказывают влияние на скорость вращения. Э. устраиваются также с несколькими ступенями скорости вращения, причем на каждой ступени скорости вращения работа двигателей производится по шунтовой характеристике, или же с постоянной скоростью.

Регулировка скорости вЭ. осуществляется различными способами: 1) путем изменения силы тока в цепи возбуждения; 2) изменением силы тока в якоре; 3) посредством переключения числа полюсов; 4) изменением напряжения подводимого к цепи якоря; это изменение может производиться в Э. переменного тока посредством ступенчатых трансформаторов, потенциал-регуляторов, а в двигателях постоянного тока—с помощью вольтодобавочных машин; 5) применением специальных схем соединений (схем Леонарда), каскадных соединений и тому подобное.; 6) смещением щеток.

Реверсирование вЭ. осуществляется: 1) изменением направления тока в цепи возбуждения, 2) изменением направления тока в цепи якоря, 3) применением последовательности чередования фаз, 4) смещением щеток. В реверсивных машинах постоянного тока щетки должны устанавливаться в нейтральной зоне, причем для улучшения коммутации и устранения влияния реакции якоря машина снабжается дополнительными полюсами и обмотками.

Одним из основных факторов, характеризующих механич. свойства Э., являются также т. н. опрокидывающий момент, представляющий собой наибольший крутящий момент, к-рый может развить Э., и н а ч а л ь-ныйпусковой момент. Обычно опрокидывающий момент в нормальных двигателях составляет 1,8—2,5 от номинального. В некоторых специальных случаях Э. выполняются с опрокидывающим моментом, равным 5—6-кратному от номинального. Начальный пусковой момент, который развивает электродвигатель, зависит от условий и способа пуска. Согласно нормам двигатели переменного тока при номинальном напряжении на зажимах и номинальной частоте с соответствующим пусковым реостатом должны развивать вращающий момент, не меньший 30% номинального в любом положении ротора в начальный момент пуска, а также во все время ускорения до номинальной скорости. Пусковые условия двигателя характеризуются т. н. тяжестью пуска. Тяжесть пуска в ход Э. определяется отношением средней пусковой мощности к мощности, которая потребляется двигателем при полной нагрузке; она м. б. выражена также посредством отношения среднего пускового тока к номинальному. При легком пуске это отношение составляет около 0,65—0,75; при пуске в ход при полной нагрузке 1,3—1,5; при тяжелом пуске в ход 1,7—2,0.

Мощность Э. измеряется на валу и выражается в W или kW. Мощность современных Э. колеблется в довольно широких пределах, от нескольких W для небольших моторов и до 2 000-f-32 000 kW для судовых Э. и

Э., служащих для привода в движение прокатных станов. Различают продолжительную и временную мощность Э. Последняя мощность указывается для тех Э., которые предназначены для кратковременной или прерывистой работы, напрлмер для тяговых, крановых и тому подобное. двигателей; значение этой мощности помечается на щитке машины с указанием времени, на которое рассчитана работа Э. при этой мощности. Для тяговых двигателей обычно указывается часовая мощность.

Виды выполнения Э. Выполняются Э. с горизонтальным, вертикальным и наклонным валом. Для переносных и ручных установок с Э. ось вала может занимать любое положение. Э. устраиваются с внутренней и внешней вращающейся частью. Э. с внутренним ротором являются нормальным видом устройства. Конструкция Э. с внешней вращательной частью применяется в тех случаях, когда ротор Э. используется как часть устройства машины, станка и тому подобное. В связи с развитием индивидуального привода Э. все более и более конструктивно связывается с теми машинами и орудиями, которые он приводит в движение. В зависимости от способа выполнения защиты устройства вентиляции и охлаждения Э. бывают открытого, защищенного, закрытого и герметически закрытого типа, а также с естественным охлаждением, с самовентиляцией и посторонней вентиляцией. Э., предназначаемые для работы в сырых и мокрых помещениях, должны снабжаться противосыростной изоляцией. |Э. должны иметь защиту против а, если они предназначаются для работы во оопасных помещениях (рудниках, шахтах и прочие).

Сцепление Э.с приводимыми машинами производится различными способами: 1) непосредственно, 2) посредством муфты — жесткой, эластичной, 3) помощью передач — зубчатых, ременных, канатных, фрикционных и тому подобное. О подробностях конструкций и принципе работы электродвигателей — см. Дипамомашина, Индукционные машины, Коллекторные машины, Синхронный двигатель.

Лит.: Шенфер К., Динамомашина постоянного тока, 3 изд., М., 1931; его же, Асинхронные машины, М., 1931; его же, Коллекторные двигатели, 4 изд., М.—Л., 1932; Сазонов Н., Компенсированные двигатели, М.—Л., 1932. В. Кулебакин.