В настоящее время самым массовым преобразователем электроэнергии в механическую энергию, является асинхронный электродвигатель, используемый повсеместно. Своей популярностью электрический мотор обязан простоте конструкции, небольшим габаритам и отсутствию коммутационных ограничений по току, частоте вращения и т. д. Именно электродвигатель является базовой основой, на которой конструируется вся приводная техника, цель которой – автоматизация технологических процессов. Например, электродвигатель способен эффективно регулировать скорость подачи конвейерной ленты или модульной цепи, влияя тем самым на производительность линии.
Подобного типа электродвигатель используется в конструкции преобразователя угловых скоростей и вращающих моментов, каковым является мотор-редуктор, широко применяемый как отдельно, так и в составе машин и механизмов. Для этого электродвигатель и понижающий количество оборотов на выходе редуктор, объединяют в единый компактный агрегат с выходным валом. Благодаря тому, что электродвигатель отлично совместим с большинством технологического оборудования, его применяют в подъемно-транспортных механизмах, конвейерах, транспортерах и пр.
Мотор-редуктор на основе асинхронного электродвигателя способен при необходимости снижать скорость движения конвейерной ленты, за счет чего ресурс, которым обладают конвейерные комплектующие, существенно увеличивается. В частности, роликовые подшипники, которые, как правило, используются в конвейерных системах и подшипниковые опоры, служат до 2-3-х раз дольше. Кроме того, электродвигатель надежен и долговечен, его легко обслуживать, он ремонтопригоден, превосходно интегрируется в любую систему. Таким образом, можно сделать вывод, что электродвигатель, это основа основ приводной техники, с помощью которой становится возможным в точности соблюсти технологии производства и исключить простои.
Подобного типа электродвигатель используется в конструкции преобразователя угловых скоростей и вращающих моментов, каковым является мотор-редуктор, широко применяемый как отдельно, так и в составе машин и механизмов. Для этого электродвигатель и понижающий количество оборотов на выходе редуктор, объединяют в единый компактный агрегат с выходным валом. Благодаря тому, что электродвигатель отлично совместим с большинством технологического оборудования, его применяют в подъемно-транспортных механизмах, конвейерах, транспортерах и пр.
Мотор-редуктор на основе асинхронного электродвигателя способен при необходимости снижать скорость движения конвейерной ленты, за счет чего ресурс, которым обладают конвейерные комплектующие, существенно увеличивается. В частности, роликовые подшипники, которые, как правило, используются в конвейерных системах и подшипниковые опоры, служат до 2-3-х раз дольше. Кроме того, электродвигатель надежен и долговечен, его легко обслуживать, он ремонтопригоден, превосходно интегрируется в любую систему. Таким образом, можно сделать вывод, что электродвигатель, это основа основ приводной техники, с помощью которой становится возможным в точности соблюсти технологии производства и исключить простои.
История создания двигателей уходит в глубокую древность.
Сложными путями шел человек к открытию и познанию законов физики, созданию различных механизмов, машин.
Впервые двигатель назвал машиной римский зодчий Марк Полион (1в. до н.э.).
Важнейшим этапом в развитии электроэнергетики явилось изобретение и применение электродвигателей. Принцип действия электродвигателей основан на физическом явлении: виток проводника, по которому протекает электрический ток, будучи помещенным между магнитами, движется поперек силовых линий магнитного поля.
Электродвигатель, как правило, компактнее других двигателей, всегда готов к работе, может управляться на расстоянии.
История электродвигателя - сложная и длинная цепь открытий, находок, изобретений.
Проследим этапы развития электродвигателей.
I этап. Начальный период развития электродвигателя (1821-1834 г.г.). Он тесно связан
С созданием физических приборов для демонстрации непрерывного преобразования электрической энергии в механическую.
В 1821 г. М. Фарадей, исследуя взаимодействие проводников с током и магнитом, показал, что электрический ток вызывает вращение проводника вокруг магнита, или вращение магнита вокруг проводника. Опыт Фарадея показал принципиальную возможность построения электрического двигателя.
Многие исследователи предлагали различные конструкции электродвигателей.
Первые электродвигатели напоминали по устройству паровые машины: двигатель
Дж. Генри (1832 г.) и двигатель У. Пейджема (1864 г.) имели коромысла, кривошип, шатун, а также золотники (переключатели тока в соленоидах, заменявших собой цилиндр).
П. Барлоу предложил «колесо Барлоу». Оно состояло из постоянного магнита и зубчатых колес, скользящий контакт осуществлялся с помощью ртути, а питалось колесо от гальванического элемента.
Дж. Генри предложил в 1832 г. Модель двигателя с возвратно-поступательным движением: подвижный электромагнит поочередно притягивался к постоянным магнитам и отталкивался от них, замыкая и размыкая батареи гальванических элементов. Он совершал 75 качаний в минуту.
Было еще много попыток создания двигателей с качательным движением якоря. Однако,
Более прогрессивными оказались попытки построить двигатель с вращательным движением якоря.
II этап. Второй этап развития электродвигателей (1834-1860 г.г.) характеризуется конструкциями с вращательным движением явнополюсного якоря. Однако, вращательный момент на валу у таких двигателей обычно был резко пульсирующим.
В 1834 г. Б.С. Якоби создал первый в мире электрический двигатель постоянного тока,
В котором реализовал принцип непосредственного вращения подвижной части двигателя.
В 1838 г. этот двигатель (0,5 кВт) был испытан на Неве для приведения в дивжение лодки с пассажирами, т.е. получил первое практическое применение.
Испытания различных конструкций электродвигателей привели Б.С. Якоби и других исследователей к следующим выводам:
-применение электродвигателей находится в прямой зависимости от удешевления электрической энергии, т.е. от создания генератора, более экономичного, чем гальванические элементы;
-электродвигатели должны иметь по возможности малые габариты и по возможности большую мощность и больший коэффициент полезного действия.
III этап. Третий этап в развитии электродвигателей (1860-1887 г.г.) связан с разработкой
конструкций с кольцевым неявнополюсным якорем и практически постоянным вращающим моментом.
На этом этапе стоит отметить электродвигатель итальянца А. Пачинотти (1860 г.).
Его двигатель состоял из якоря кольцеобразной формы, вращающегося в магнитном поле электромагнитов.
Подвод тока осуществлялся роликами. Обмотка электромагнитов включалась последовательно с обмоткой якоря (т.е. электромашина имела последовательное возбуждение). Габариты двигателя были невелики, он имел практически постоянный вращающий момент. В двигателе Пачинотти явнополюсный якорь был заменен неявнополюсным.
Барабанный якорь, в котором рабочим является проводник, составляющий виток, был изобретен лишь в 1872 г. В. Сименсом. Еще через 10 лет в железе якоря появились пазы для обмотки (1882 г.). Барабанный якорь машины постоянного тока стал таким, каким мы его можем видеть в настоящее время.
Третий этап развития электродвигателей характеризуется открытием и промышленным использованием принципа самовозбуждения, в связи с чем был окончательно осознан и сформулирован принцип обратимости электрической машины. Питание электродвигателей стало производиться от более дешевого источника электрической энергии – электромагнитного генератора постоянного тока.
В 1886 г. электродвигатель постоянного тока приобрел основные черты современной конструкции. В дальнейшем он все более и более совершенствовался.
По роду тока электродвигатели стали делиться на машины переменного и постоянного тока; по принципу действия машины переменного тока делятся на синхронные и асинхронные.
Асинхронные двигатели отличаются простотой конструкции, малой стоимостью, надежностью в работе. Они являются самым распространенным видом двигателей.
Редукторы
Редукторы — незаменимые устройства, применяющиеся в самых разных областях промышленности, включая машиностроение. Задача редукторов — регулировка скорости вращения крутящего момента. Считается, что самый первый редуктор давным-давно был изобретен Архимедом и служил для того, чтобы с минимальными усилиями втаскивать из моря на сушу тяжелые корабли. Разумеется, редуктор Архимеда практически ничем не напоминал современные редукторы, однако принцип действия его был приблизительно таким же. Поскольку сегодня редукторы используются в огромном количестве отраслей промышленности, то нет ничего удивительного в том, что существует множество вариантов их исполнения — газовые редуктор, общепромышленные и другие. Одними из самых популярных типов редукторов являются мотор-редуктор (устройство, которое представляет собой совокупность двух механизмов — мотора и редуктора) и червячный редуктор.
Мотор-редуктор — достаточно сложная конструкция, которая завоевала популярность благодаря своей эффективности и невысокой стоимости. Сегодня мотор-редукторы используются в различных областях тяжелой промышленности.
Редукторы, близкие к привычному нам современному виду, появились уже в эпоху изобретения человеком электрического привода, бензиновых и дизельных двигателей во второй половине XIX века. Тогда возникла необходимость в появлении редукторов с заданными параметрами, которые осуществляли бы передачу вращательного движения от высокооборотных двигателей и преобразовывали его параметры.
Сегодня практически невозможно найти машину или устройство, в которых бы не использовался зубчатый механизм. В современном мире редукторы, прошедшие многовековой путь развития, применяются человеком практически во всех разновидностях технологического оборудования, автомобильной и промышленной технике.
Источник: Харламова Т.Е. «История науки и техники» 2006 г.
