Как устроены электродвигатели

Электродвигатель был изобретен еще в XIX веке, но до сих пор это устройство широко применяется в самых разных отраслях. Вы найдете электродвигатели в шуруповертах и эпиляторах, игрушечных машинках и настоящих автомобилях, насосах и вентиляторах — и это совсем малая часть примеров. Давайте взглянем на то, как устроен электродвигатель.

Устройство электродвигателя

Из каких основных частей состоит электродвигатель? Простейший электродвигатель состоит из двух больших деталей — вала и статора. Валом называют вращающуюся часть двигателя, а статором — статичную. Вал обычно располагается внутри статора (это будет двигатель прямого типа), но существуют и варианты, где вал расположен снаружи (такие устройства называют двигателями обращенного типа).

Чтобы устройство работало, недостаточно просто вставить металлический вал в корпус-цилиндр. Нужно еще и правильно оснастить эти детали. Ротор — это целый комплекс деталей, включающий в себя сердечник, стержни, торцевые кольца. Все это необходимо, чтобы ток мог правильно течь по элементу. Статор — более простое устройство, но и он содержит несколько элементов: корпус, сердечник и обмотку.

Ротор не соприкасается со статором; вместо этого он крепится на подшипниковых щитах. Такое устройство позволяет электродвигателю долго сохранять рабочее состояние и защищает элементы от быстрого стирания.

Иногда в конструкцию электродвигателя добавляют дополнительные элементы, к примеру, вентиляцию, детали для принудительного охлаждения, специальные тормоза и так далее. Такие элементы играют дополнительную роль: они улучшают работу двигателя, но не изменяют сам принцип.

Принцип работы электродвигателя

Помните обмотки, которые упоминались в описании статора? Эти элементы отвечают за создание электромагнитного поля. Взаимодействуя с ротором, они создают электромагнитную индукцию, которая и вызывает вращение вала. Этот принцип действия един для всех видов электродвигателей, будь то двигатели постоянного или переменного тока, асинхронные или синхронные, щеточные или другие.

Разновидности электродвигателей

Все электродвигатели делятся на две большие группы — постоянного и переменного тока. Как нетрудно догадаться, первые работают от постоянного, а вторые — от переменного тока.

Двигатели постоянного тока подразделяются на бесщеточные и щеточные. Первые более долговечны, но при этом и более дороги. Двигатели с щетками часто используют в качестве временного решения или в устройствах, от которых не требуется долговечность.

Электродвигатели переменного тока разделяют на универсальные, индукционные, асинхронные и синхронные по принципу работы. Асинхронные моторы обычно используют, если не требуется большая скорость вращения; на высоких скоростях они быстро приходят в негодность. Синхронные двигатели более долговечны, они не боятся перегрузок и скачков напряжения. Но и у них есть минус — из-за сложной конструкции их невыгодно использовать при низкой мощности. Так что, если планируется нагрузка до 100 Вт, предпочтительно использовать асинхронный мотор. Если же нагрузка выше, то синхронный электродвигатель лучше подойдет для задачи.

Области применения электродвигателей

Электродвигатели постоянного тока редко встречаются в быту, зато их активно используют в промышленном оборудовании. У них очень высокий КПД (по сравнению с двигателями переменного тока). Еще одно преимущество таких электродвигателей — возможность запуска под большой нагрузкой. Это означает, что устройство, оснащенное таким двигателем, сможет сразу работать в сложной среде. Например, насос, оснащенный таким двигателем, сможет сразу после включения начать работать с густой, вязкой жидкостью с большим количеством твердых включений. Ему не потребуется время, чтобы разогнаться.

Двигатели переменного тока, напротив, слабее и обладают меньшим КПД, зато они очень дешевы. Их часто используют в бытовых приборах: вентиляторах, фенах, эпиляторах и подобных устройствах. Скорость вращения двигателя можно регулировать без дополнительного оборудования.

Электродвигатели различаются по устройству и форме деталей, но ключевой принцип действия остается одинаковым — электромагнитная индукция заставляет вращаться вал, преобразуя энергию.