Operasjonsprinsippet og enhetens elektriske motor

  • Belysning

Enhver elektrisk motor er konstruert for å utføre mekanisk arbeid på grunn av forbruket av den elektriske kraften som påføres den, som i regel omdannes til rotasjonsbevegelse. Selv om det i teknikken finnes modeller som umiddelbart lager den translatoriske bevegelsen til arbeidslegemet. De kalles lineære motorer.

I industrielle installasjoner driver elektriske motorer forskjellige maskiner og mekaniske enheter involvert i produksjonsprosessen.

Innenfor husholdningsapparater arbeider elektriske motorer i vaskemaskiner, støvsugere, datamaskiner, hårføner, barneleker, klokker og mange andre enheter.

Grunnleggende fysiske prosesser og operasjonsprinsipp

Elektriske ladninger som beveger seg inne i et magnetfelt, som kalles elektriske strømmer, påvirkes alltid av en mekanisk kraft som har en tendens til å bøye retningen i et plan vinkelrett på retningen av magnetfeltlinjer. Når en elektrisk strøm passerer gjennom en metallleder eller en spole laget av den, har denne kraften en tendens til å bevege / rotere hver leder med strøm og viklingen som helhet.

Bildet nedenfor viser metallrammen gjennom hvilken strømmen strømmer. Magnetfeltet som påføres det skaper en kraft F for hver gren av rammen, og skaper en rotasjonsbevegelse.

Denne egenskapen til samspillet mellom elektrisk og magnetisk energi på grunnlag av etableringen av en elektromotorisk kraft i en lukket ledende sløyfe satt inn i arbeidet til enhver elektrisk motor. Dens design inkluderer:

vikling gjennom hvilken elektrisk strøm strømmer. Den er plassert på et spesielt kjernenanker og festet i rotasjonslagrene for å redusere motstanden til friksjonskreftene. Denne designen kalles en rotor;

en stator som lager et magnetfelt, som med sine kraftledninger trenger inn i de elektriske ladningene som går gjennom svingene til rotorviklingen;

boliger for å imøtekomme statoren. Inne i skroget er det laget spesielle landingsspor, som er montert i det ytre buret på rotorlagrene.

Forenklet utforming av den enkleste elektriske motoren kan representeres av følgende bilde.

Når rotoren roterer, dannes et dreiemoment, hvor kraften avhenger av den samlede utformingen av enheten, mengden påført elektrisk energi, dets tap under konverteringer.

Verdien av den maksimale effekten av motormomentet er alltid mindre enn den elektriske energien som påføres den. Det er preget av effektiviteten.

Ved den type strøm som strømmer gjennom viklingene, er de delt inn i DC- eller AC-motorer. Hver av disse to gruppene har et stort antall modifikasjoner ved hjelp av ulike teknologiske prosesser.

DC motorer

De har statorens magnetfelt opprettet permanent faste faste magneter eller spesielle elektromagneter med excitasjonsviklinger. Armaturviklingen er stivt montert i akselen, som er fast i lagrene og kan fritt rotere rundt sin egen akse.

Hovedinnretningen til en slik motor er vist i figuren.

I kjerne av armaturen til ferromagnetiske materialer er det en vikling bestående av to seriekoblede deler som er koblet til ledende kollektorplater i den ene enden og er forbundet med den andre. To pensler laget av grafitt er plassert ved de diametralt motsatte ender av armaturen og presses mot kontaktpadsene til kollektorplattene.

Det positive potensialet til den konstante strømkilden er matet til den nedre børsten av mønsteret, og negativ til den øvre. Strømretningen som strømmer gjennom viklingen er indikert med en stiplet rød pil.

Strømmen forårsaker magnetfeltet til nordpolen i nedre venstre del av armaturen, og sørpolen i høyre øvre del (regimet av gimlet). Dette fører til avstenging av rotorens poler fra det stasjonære med samme navn og tiltrengningen til motstående poler på statoren. Som et resultat av den påførte kraften oppstår en rotasjonsbevegelse, hvis retning er indikert av en brun pil.

Ved ytterligere rotasjon av armaturen med treghet overføres polene til andre kollektorplater. Strømretningen i dem er reversert. Rotoren fortsetter å rotere videre.

Den enkle utformingen av en slik samlerinnretning fører til store tap av elektrisk energi. Lignende motorer arbeider i enheter med en enkel design eller leker for barn.

DC-motorer involvert i produksjonsprosessen har en mer kompleks struktur:

viklingen er ikke delt inn i to, men inn i flere deler;

hver del av viklingen er montert ved sin stolpe;

oppsamlingsanordningen er laget av et visst antall pads for antall seksjoner av viklingene.

Som et resultat opprettes en jevn tilkobling av hver stolpe gjennom kontaktplater til børstene og den nåværende kilden, og tapet av elektrisitet reduseres.

Enheten av et slikt anker er vist på bildet.

Med DC-elektriske motorer kan rotasjonsretningen til rotoren reverseres. For å gjøre dette er det nok å endre den nåværende bevegelsen i viklingen til motsatt polaritetsendring ved kilden.

Vekselstrømsmotorer

De adskiller seg fra tidligere design ved at den elektriske strømmen som strømmer i viklingen, er beskrevet i henhold til en sinusformet harmonisk lov, som regelmessig endrer retningen (skilt). For strømforsyning spenningen leveres fra alternatorer med vekslende størrelse.

Statoren til slike motorer utføres av en magnetisk leder. Den er laget av ferromagnetiske plater med spor i hvilke viklinger er plassert med en ramme (spiral) konfigurasjon.

Bildet nedenfor viser prinsippet om bruk av enfaset vekselstrømsmotor med synkron rotasjon av rotor og stator elektromagnetiske felt.

I sporene til statormagnetekretsen langs de diametralt motsatte ender plasseres lederne av viklingen, vist skjematisk i form av en ramme gjennom hvilken vekselstrøm strømmer.

Vurder saken et øyeblikk som svarer til passeringen av den positive delen av sin halvbølge.

I lagerburene roterer en rotor med permanentmontert magnet fritt, hvor den nordlige "N-munnen" og den sørlige "S-munnen" -polen er uttalt. Når en positiv halvvåg strøm strømmer gjennom statorviklingen, opprettes det et magnetfelt i polene "S st" og "N st".

Interaksjonskrefter oppstår mellom rotorens og statorens magnetfelt (som poler avstøter, og i motsetning til dem tiltrekker seg) som har en tendens til å snu armaturen til den elektriske motoren fra en vilkårlig stilling til den endelige når de motstående polene befinner seg i forhold til hverandre.

Hvis vi vurderer det samme tilfellet, men for øyeblikket når reversen strømmer gjennom rammelederen - den negative halvbølgen av strømmen, vil rotasjonen av ankeret forekomme i motsatt retning.

For å gi en kontinuerlig bevegelse til rotoren i statoren, er det ikke laget en svingete ramme, men et visst antall av dem, slik at hver av dem drives av en egen strømkilde.

Operasjonsprinsippet for en trefaset vekselstrømsmotor med synkron rotasjon av de elektromagnetiske feltene til rotoren og statoren er vist i det følgende bildet.

I denne strukturen, inne i stator-magnetkretsen, er tre viklinger A, B og C montert, forskjøvet i vinkler på 120 grader mellom seg. Sving A er uthevet i gul, B i grønt og C i rødt. Hver vikling er laget i samme ramme som i forrige tilfelle.

På bildet for hvert tilfelle går strømmen gjennom bare en vikling i forover- eller bakoverretningen, som er indikert med "+" og "-" tegnene.

Ved passering av den positive halvbølgen i fase A i fremoverretningen, tar rotorfeltets akse en horisontal posisjon fordi de magnetiske polene til statoren er dannet i dette planet og tiltrekker det bevegelige ankeret. I motsetning til polene på rotoren har en tendens til å nærme statorens poler.

Når den positive halvbølgen går i fase C, blir ankeret 60 grader med klokken. Når strøm er påført til fase B, vil det oppstå en analog rotasjon av armaturen. Hver etterfølgende strømstrøm i neste fase av den neste viklingen vil rotere rotoren.

Hvis spenningen til et trefaset nettverk skiftet med en vinkel på 120 grader blir påført hver vikling, vil alternerende strømmer sirkulere i dem, som vikler ankeret og lager sin synkrone rotasjon med det medfølgende elektromagnetiske feltet.

Den samme mekaniske konstruksjonen brukes med hell i en trefaset stepper motor. Bare i hver vikling ved hjelp av å styre en spesiell regulator (stepper motor driver) blir likestrømmer påført og fjernet i henhold til algoritmen beskrevet ovenfor.

Starte dem starter en rotasjonsbevegelse, og avslutning på et bestemt tidspunkt gir en dosert rotasjon av akselen og et stopp ved en programmert vinkel for å utføre visse teknologiske operasjoner.

I begge beskrevne trefasesystemer kan rotasjonsretningen til ankeret endres. For å gjøre dette, trenger du bare å endre veksling av faser "A" - "B" - "C" til en annen, for eksempel "A" - "C" - "B".

Rotorens rotasjonshastighet reguleres av varigheten av perioden T. Reduksjonen fører til en rotasjonshastighet. Størrelsen av amplituden til strømmen i fasen avhenger av viklingens indre motstand og verdien av spenningen som påføres den. Det bestemmer størrelsen på dreiemomentet og kraften til den elektriske motoren.

Disse motorene har samme statormagnetiske krets med viklinger som i de tidligere omtalt enfase- og trefasemodellene. De får navnet sitt på grunn av den asynkrone rotasjon av de elektromagnetiske feltene til armaturen og statoren. Dette gjøres ved å forbedre rotorens konfigurasjon.

Kjernen er montert fra plater av elektriske stålkarakterer med spor. Aluminium eller kobber strømkabler er montert i dem, som i enden av armaturet er lukket av ledende ringer.

Når spenningen påføres statorviklingene, induceres en elektrisk strøm i rotorviklingen med en elektromotorisk kraft, og et armaturmagnetfelt opprettes. Samspillet mellom disse elektromagnetiske feltene begynner rotasjonen av motorakselen.

I denne konstruksjonen er rotasjonen av bevegelse mulig bare etter at et roterende elektromagnetisk felt har oppstått i statoren og det fortsetter i en asynkron operasjonsmodus med den.

Asynkronmotorer er enklere i design. Derfor er de billigere og er mye brukt i industrielle installasjoner og husholdningsapparater.

Eksplosjonsbeskyttet ABB elektrisk motor

Mange arbeidsorganer av industrielle mekanismer utfører gjengjeldende eller translasjonsbevegelse i ett plan, som er nødvendig for drift av metallbearbeidingsmaskiner, kjøretøyer, hammerblås når man kjører bunker...

Bevegelsen av en slik arbeidsgruppe ved hjelp av girkasser, ballskruer, beltestasjoner og lignende mekaniske enheter fra en roterende elektrisk motor kompliserer designet. En moderne teknisk løsning på dette problemet er driften av en lineær elektrisk motor.

I det er statoren og rotoren forlenget i form av strimler, og ikke rullet opp i ringer, som i tilfelle av roterende elektriske motorer.

Operasjonsprinsippet består i å gi en gjengjengende lineær bevegelse til løperrotoren på grunn av overføring av elektromagnetisk energi fra en fast stator med en lukket magnetisk krets av en viss lengde. Et løpende magnetfelt er opprettet inne i det ved vekselvis å slå på strømmen.

Det virker på armaturviklingen med en kollektor. Kraftene som oppstår i en slik motor, beveger rotoren bare i den lineære retning langs styreelementene.

Lineære motorer er konstruert for å fungere på direkte eller vekselstrøm, de kan fungere i synkron eller asynkron modus.

Vi forstår prinsippene for drift av elektriske motorer: fordeler og ulemper ved forskjellige typer

Elektriske motorer er enheter der elektrisk energi omdannes til mekanisk energi. Prinsippet for deres handling er basert på fenomenet elektromagnetisk induksjon.

Imidlertid varierer måtene magnetfeltene påvirker, og roterer motoren til rotasjon, avviker vesentlig avhengig av typen av forsyningsspenning - vekslende eller konstant.

Enheten og prinsippet om drift av en likestrømsmotor

Driftsprinsippet for en likestrømsmotor er basert på effekten av å skyve av som poler av permanente magneter og tiltrekker seg motsatte. Prioritering av oppfinnelsen tilhører den russiske ingeniør B. S. Jacobi. Den første industrielle modellen til en DC-motor ble opprettet i 1838. Siden da har designen ikke gjennomgått store endringer.

I DC-motorer med lavt strømforbruk er en av magnetene fysisk eksisterende. Den er festet direkte til maskinens kropp. Den andre er opprettet i armaturviklingen etter å ha koblet en DC-kilde til den. For å gjøre dette, bruk en spesiell enhet - samlerbørsteenhet. Selve samleren er en ledende ring montert på motorakslen. Endene av armaturviklingen er forbundet med den.

I motorer med høy effekt er fysisk eksisterende magneter ikke brukt på grunn av deres store vekt. For å skape et konstant magnetfelt av statoren, brukes flere metallstenger, som hver har sin egen vikling av en leder forbundet med den positive eller negative strømbussen. Polene med samme navn er forbundet i serie med hverandre.

Antall polepar på motorhuset kan være en eller fire. Antall kollektorbørster på kollektorarmaturen må samsvare.

Elektriske motorer med høy effekt har en rekke konstruktive triks. For eksempel, etter at motoren er startet og endret i belastningen på den, skiftes noden til kollektorbørstene med en viss vinkel mot akselens rotasjon. Dette er hvordan effekten av "armature-reaksjonen" kompenseres, noe som fører til akselbremsing og reduserer effektiviteten til den elektriske maskinen.

Det er også tre ordninger for tilkobling av en DC-motor:

  • med parallell eksitasjon;
  • serie;
  • blandet.

Parallell eksitering er når en annen uavhengig, vanligvis justerbar (rheostat) er slått på parallelt med armaturviklingen.

Sekventiell - en ekstra vikling er koblet i serie til armaturforsyningskretsen. Denne typen tilkobling brukes til å dramatisk øke rotasjonskraften til motoren til rett tid. For eksempel når du starter med tog.

DC-motorer har muligheten til å justere rotasjonshastigheten jevnt, så de brukes som trekkraft i elektriske kjøretøy og løfteutstyr.

Vekselstrømsmotorer - hva er forskjellen?

Enheten og prinsippet om drift av vekselstrømsmotoren for å skape dreiemomenter inkluderer bruk av et roterende magnetfelt. Deres oppfinner er den russiske ingeniøren M. O. Dolivo-Dobrovolsky, som i 1890 opprettet den første industrielle designen til motoren og var grunnleggeren av teorien og teknologien i trefaset vekselstrøm.

Et roterende magnetfelt oppstår i motorens tre statorviklinger så snart de er koblet til forsyningsspenningskretsen. Rotoren til en slik elektrisk motor i den tradisjonelle ytelsen har ingen viklinger og er omtrent et stykke jern, noe som ligner et ekorns hjul.

Statorens magnetfelt provoserer forekomsten av en strøm i rotoren, og en meget stor, fordi dette er en kortslutningsstruktur. Denne strømmen forårsaker forekomsten av sitt eget armaturfelt, som "sperrer" med statorens vortexmagnetiske svette og forårsaker at motorakselen roterer i samme retning.

Operasjonsprinsippet til en vekselstrømsmotor med en tradisjonell, kortsluttet rotor har svært store startstrømmer. Sannsynligvis mange av dere la merke til dette - når du starter motoren av en glødelampe, endrer du lysstyrken på gløden. Derfor brukes i en elektrisk kraftmaskin en fasrotor - tre viklinger forbundet med en "stjerne" legges på den.

Armaturviklingene er ikke koblet til strømnettet, og er koblet til startmotstanden ved hjelp av en kollektorbørsteenhet. Prosessen med å slå på en slik motor består av å koble til forsyningsnettverket og gradvis redusere den aktive motstanden i armaturkretsen til null. Elektriske motorer slår seg jevnt og uten overbelastning.

Funksjoner for bruk av asynkrone motorer i enfaset krets

Til tross for at statorens roterende magnetfelt er enklest å komme fra en trefasespenning, gjør operasjonsprinsippet til en asynkron elektrisk motor det mulig å arbeide fra et enkeltfamiliens husholdningsnett, dersom noen endringer gjøres i deres design.

For å gjøre dette bør det være to viklinger på statoren, hvorav en er "startet". Strømmen i den forskyves i fase ved 90 ° på grunn av innlemmelsen av en reaktiv belastning i kretsen. Oftest brukt til denne kondensatoren.

Drevet fra et husholdningsuttak, du kan og industriell trefasemotor. For å gjøre dette, er det i sin terminalboks to viklinger koblet til en, og en kondensator er slått på i denne kretsen. Basert på prinsippet om drift av asynkrone elektriske motorer drevet fra enfaset krets, bør det bemerkes at de har lavere effektivitet og er svært følsomme overbelastninger.

Universelle kollektormotorer - prinsipp for drift og egenskaper

I husholdningsverktøy med lav effekt, som krever lave startstrømmer, høyt dreiemoment, høy rotasjonshastighet og muligheten for jevn justering, benyttes de såkalte universal-kollektormotorer. Ved konstruksjon ligner de lik DC-motorer med sekvensiell eksitering.

I slike motorer genereres statorens magnetfelt av tilførselsspenningen. Bare utformingen av magnetkjernene har blitt litt modifisert - den er ikke støpt, men en skive, som gjør det mulig å redusere reversering av magnetisering og oppvarming med Foucault-strømmer. En serieinduktans koblet til armaturkretsen gjør det mulig å endre retningen av magnetfeltet til statoren og armaturet i samme retning og i samme fase.

Den nesten fullstendige synkronismen i magnetfeltene gjør det mulig for motoren å få momentum selv med betydelige belastninger på akselen, som er nødvendig for drift av øvelser, roterende hammer, støvsugere, "bulgarske" eller polermaskiner.

Hvis en justerbar transformator er inkludert i tilførselskretsen for en slik motor, kan rotasjonsfrekvensen endres jevnt. Men retningen, når den drives fra AC-kretsen, kan aldri endres.

Elektriske motorer har den høyeste effektiviteten (mer enn 80%) av alle enheter skapt av mennesker. Deres oppfinnelse i slutten av 1800-tallet kan vel betraktes som et kvalitativt sivilisasjonsprang, fordi uten dem er det umulig å forestille seg det moderne samfunns liv basert på høyteknologi, og noe mer effektivt er ennå ikke oppfunnet.

Enheten og prinsippet om drift av den elektriske motoren

En elektrisk motor er en elektrisk enhet for å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi. I dag er elektriske motorer mye brukt i industrien for å kjøre ulike maskiner og mekanismer. I husholdningen er de installert i vaskemaskin, kjøleskap, juicer, matprosessor, vifter, elektriske barbermaskiner, etc. Elektriske motorer i gang, enheter og mekanismer koblet til den.

I denne artikkelen vil jeg snakke om de vanligste typene og prinsippene for drift av vekselstrømsmotorer, mye brukt i garasjen, i husholdningen eller verkstedet.

Hvordan fungerer en elektrisk motor

Motoren er basert på effekten oppdaget av Michael Faraday tilbake i 1821. Han oppdaget at i vekselvirkning av elektrisk strøm i en leder og en magnet, kan kontinuerlig rotasjon oppstå.

Hvis en ramme er plassert i et vertikalt magnetfelt i en jevn stilling og en strøm går gjennom det, vil det oppstå et elektromagnetisk felt rundt lederen som vil samvirke med polene på magneter. Fra en ramme vil bli avstøt, og den andre er tiltrukket.

Som et resultat vil rammen vende seg til en horisontal posisjon, hvor effekten av magnetfeltet på lederen vil være null. For at rotasjonen skal fortsette, må du legge til en annen ramme i en vinkel eller endre retningen av strømmen i rammen på det aktuelle tidspunktet.

På figuren gjøres dette ved hjelp av to halvringe, som støtter kontaktplaten fra batteriet. Som et resultat, etter å ha gjort en halv sving, endres polariteten og rotasjonen fortsetter.

I moderne elektriske motorer brukes i stedet for permanente magneter, induktorspoler eller elektromagneter til å lage et magnetfelt. Hvis du demonterer en hvilken som helst motor, så vil du se spiraler av sårtråd dekket med isolerende lakk. Disse spolene er elektromagneten, eller som de kalles eksitasjonsviklingen.

I hverdagen brukes de samme permanente magneter i barneleker på batterier.

I andre kraftigere motorer brukes kun elektromagneter eller viklinger. Den roterende delen med dem kalles rotoren, og den faste delen er statoren.

Typer av elektriske motorer

I dag er det ganske mange elektriske motorer av forskjellige design og typer. De kan deles etter type strømforsyning:

  1. AC strømdrevet direkte fra strømnettet.
  2. DC, drevet av batterier, batterier, strømforsyninger eller andre DC-kilder.

I henhold til arbeidsprinsippet:

  1. Synkron, der det er en vikling på rotoren og en penselmekanisme for å forsyne dem med elektrisk strøm.
  2. Asynkron, den enkleste og mest vanlige typen motor. De har ikke børster og viklinger på rotoren.

En synkron motor roterer synkront med et magnetfelt som roterer det, og med en asynkronmotor roterer rotoren sakte enn et roterende magnetfelt i statoren.

Operasjonsprinsippet og enhetens asynkronmotor

I tilfelle av en asynkronmotor stables statorviklingene (for 380 volt vil det være 3), som lager et roterende magnetfelt. Deres ender for tilkobling vises på en spesiell terminal blokk. Vindingene blir avkjølt på grunn av viften montert på akselen på slutten av elmotoren.

Rotoren, som er integrert med akselen, er laget av metallstenger, som er lukket mellom seg på begge sider, og det kalles derfor kortslutning.
Takket være dette designet elimineres behovet for hyppig periodisk vedlikehold og utskifting av nåværende forsyningsbørster, pålitelighet, holdbarhet og pålitelighet blir multiplisert.

Som hovedregel er hovedårsaken til asynkronmotorbrudd slitasje på lagrene der akselen roterer.

Operasjonsprinsippet. For at en asynkronmotor skal kunne virke, er det nødvendig at rotoren roterer langsommere enn statorens elektromagnetiske felt, som følge av hvilket EMF er indusert (elektrisk strøm forekommer) i rotoren. Her er den viktige tilstanden, hvis rotoren roteres med samme hastighet som magnetfeltet, da i henhold til loven om elektromagnetisk induksjon, ville det ikke være noen EMF, og derfor ville det ikke være noen rotasjon. Men i virkeligheten, på grunn av friksjon av lagrene eller lasten på akselen, vil rotoren alltid rotere sakte.

De magnetiske polene roterer kontinuerlig i motorviklingene, og strømmenes retning i rotoren endres kontinuerlig. På et tidspunkt, for eksempel, er retningen av strømmen i stator- og rotorviklingene skjematisk skildret i form av kryss (strømmen flyter fra oss) og punkter (strømmen flyter til oss). Det roterende magnetfeltet er avbildet avbildet av den stiplede linjen.

For eksempel, hvordan en sirkelsag fungerer. Hennes største omsetning er ingen belastning. Men så snart vi begynner å kutte brettet, reduseres rotasjonshastigheten og samtidig begynner rotoren å rotere sakte med hensyn til det elektromagnetiske feltet, og i henhold til elektroteknikkloven begynner det å indusere en enda større EMF-verdi. Strømmen som forbrukes av motoren vokser, og den begynner å arbeide med full kraft. Hvis lasten på akselen er så stor at den stopper, kan det oppstå skade på kortsluttet rotor på grunn av den maksimale verdien av emf som induseres i den. Derfor er det viktig å velge motoren, passende kraft. Hvis vi tar mer, blir energiforbruket uberettiget.

Rotorens rotasjonshastighet avhenger av antall poler. Ved 2 poler vil rotasjonshastigheten være lik rotasjonshastigheten til magnetfeltet, lik maksimalt 3000 omdreininger per sekund ved en nettverksfrekvens på 50 Hz. For å halvere hastigheten er det nødvendig å øke antall poler i statoren til fire.

En signifikant ulempe ved asynkrone motorer er at de blir matet for å justere rotasjonshastigheten for akselen bare ved å endre frekvensen av elektrisk strøm. Og så er det ikke mulig å oppnå en konstant rotasjonshastighet for akselen.

Operasjonsprinsippet og enheten til en synkron vekselstrømsmotor

Denne typen elektrisk motor brukes i hverdagen hvor det er nødvendig med konstant rotasjonshastighet, muligheten for justering, samt om det er nødvendig med en rotasjonshastighet på mer enn 3000 omdreininger per minutt (dette er maksimum for asynkron).

Synkronmotorer er installert i et verktøy, støvsuger, vaskemaskin, etc.

I tilfelle en synkron vekselstrømsmotor er det vindinger (3 på figuren), som også er viklet på rotoren eller ankeret (1). Deres ledninger er loddet til sektorene til kollektorringen eller samleren (5), til hvilken spenning påføres ved hjelp av grafittbørster (4). På hvilke konklusjoner er det slik at børstene alltid leverer spenning bare for ett par.

De mest vanlige feilene på kollektormotorer er:

  1. Slitt ut sin dårlige kontakt på grunn av svekkingen av klemfjæren.
  2. Forurensning av oppsamleren. Rengjør med enten alkohol eller null sandpapir.
  3. Med slitasje.

Operasjonsprinsippet. Dreiemomentet i en elektrisk motor er opprettet som et resultat av samspillet mellom armaturstrømmen og den magnetiske fluxen i eksitasjonsviklingen. Med en forandring i vekselstrømens retning vil retningen av den magnetiske fluxen samtidig i huset og ankeret også endres, slik at rotasjonen alltid vil være i en retning.

Justering av rotasjonshastigheten endres ved å endre verdien av den medfølgende spenningen I øvelser og støvsugere brukes en reostat eller variabel motstand.

Endringen i rotasjonsretningen er den samme som for DC-motorer, som jeg vil diskutere i neste artikkel.

Motorens driftsprinsipp

Driftsprinsippet til den elektriske motoren er basert på bruken av effekten av elektromagnetisk induksjon. Enheten selv er konstruert for å skape mekanisk energi ved bruk av elektriske felt. Typen og kraften til den produserte energien avhenger av måten magnetfeltene samhandler med og den elektriske motorens egentlige enhet. Avhengig av hvilken type spenning som brukes, klassifiseres motorene i direkte og vekselstrøm.

Dc motor

Prinsippene for drift av disse motorene er basert på bruk av permanente magnetfelt opprettet i enhetssaken. For å lage dem, tjener enten en permanent magnet montert på saken eller elektromagneter som ligger langs rotorperimeteren.

Hovedforskjellen til DC-motorer er tilstedeværelsen i en permanentmagnet festet til maskinens kropp. Strømmen til den elektriske motoren avhenger av denne magneten, nærmere bestemt på sitt felt. Magnetfeltet i ankeret opprettes når en likestrøm er koblet til den. Men for dette er det nødvendig at polene til det konstante magnetfeltet av ankeret blir byttet. Til dette formål brukes spesielle kollektorbørsteapparater. De er arrangert i form av en samlerring festet på motorakselen og forbundet med armaturviklingen. Ringen er delt inn i sektorer skilt av dielektriske innsatser. Forbindelsen av kollektorsektoren med ankerkjeden er opprettet gjennom grafittbørstene som glir langs den. For strammere kontakt, presses børstene mot kollektorringen med fjærer. Grafitt brukes på grunn av glidevennlighet, høy termisk ledningsevne og mykhet. Dens bruk gjør ikke praktisk talt skade på kollektorlederne.

Med høy effekt av likstrøms elektriske motorer er bruken av en permanent magnet ineffektiv på grunn av den store vekten av en slik enhet og den lave effekten som genereres av permanentmagnetfeltet. I dette tilfellet, for å skape et magnetisk felt i statoren, brukes et design fra en serie spoleelektromagneter koblet til en negativ eller positiv kraftledning. Polene med samme navn er koblet i serie, deres nummer er fra en til fire, antall børster tilsvarer antall poler, men generelt er utformingen av ankeret nesten identisk med det som er beskrevet ovenfor.

For å forenkle starten på en elektrisk motor, brukes to typer spenning:

  • parallelt, mens nær armaturviklingen er en uavhengig justerbar linje slått på, brukt for jevn regulering av akselomdreiningene;
  • sekvensiell eksitasjon, som indikerer en metode for tilkobling av en ekstra linje, i dette tilfellet er det mulighet for en kraftig økning i antall omdreininger eller reduksjonen.

Det skal bemerkes at denne typen motorer har en justerbar hastighet, som ofte brukes i industri og transport.

Er interessant. Maskinene bruker motorer med parallell eksitasjon, som muliggjør bruk av justering av antall omdreininger, samtidig som konsistent eksitering er egnet for løfteutstyr. Selv denne motorfunksjonen er til tjeneste for menneskeheten.

Dc motor

Ac motor

Enheten og prinsippet for driften av vekselstrømsmotoren ble først beskrevet og patentert av fysiker Nikola Tesla, britisk patent nr. 6481. Men denne motoren ble ikke mye brukt på grunn av sine lave utgangskarakteristikker og kunne ikke finne en startløsning. Det bør bemerkes at Tesla var den viktigste apologisten for utviklingen av denne typen motor, i motsetning til Edison, som bare fortalte bruken av DC-nettverk.

Det var Tesla som oppdaget fenomenet, som ble kalt faseskiftet, og foreslo å bruke det i en elektrisk motor, dessuten bestemte han empirisk sin mest effektive verdi på 90 °. I tillegg berettiget den berømte fysikeren bruken av et roterende magnetfelt i flerfasesystemer.

Men i 1890, ingeniør M.O. Dolivo-Dobrovolsky lager den første arbeidsprøven av en asynkron elektrisk motor med et anker "ekornhjul" og med en statorvikling rundt omkretsen. Utformingen av dette produktet har funnet søknad, både arbeidet til Nikola Tesla, og verkene fra andre ingeniører og oppfinnere. I rettferdighet bør det bemerkes at elementene ble separat oppfunnet tidligere, M. Dolivo-Dobrovolsky kombinerte dem bare til en brukbar enhet.

Et roterende magnetfelt, hvis energi brukes av denne typen elektrisk motor, oppstår i statorens trippelvikling når den er koblet til en strømkilde. Rotoren til en slik motor er en metallsylinder som ikke har en vikling. Statorens magnetfelt ved å kombinere i et kortsluttet system med en rotor, stimulerer strømmer i den. De forårsaker dannelsen av armaturets eget magnetiske felt, som, når det kombineres med vortexfeltet til statoren, fører til at rotoren og motorakslen er forbundet med den for å rotere rundt sin akse.

Navnet på den asynkrone motoren skyldtes at feltene ikke synkroniseres, statorens magnetfelt har samme hastighet som armaturfeltet, men legger seg bak det i fase.

For å starte en asynkron elektrisk motor kreves ganske signifikante verdier for startstrømmer, dette er også merkbart i virkeligheten - ved oppstart av en maskin eller en annen forbruker med en slik motor blinker glødelampen ofte på grunn av spenningsfall. For å forenkle oppstart, brukes en fasrotor, denne ankeranordningen brukes ofte i høyytelses elektriske motorer. Fasrotor, i motsetning til det vanlige, har tre viklinger på kroppen, kombinert til en "stjerne". I motsetning til statoren er de ikke koblet til en strømkilde, men er koblet til en startenhet. Koble enheten til nettverket kjennetegnes av en dråpe i motstand mot nullverdier. Som et resultat starter motoren jevnt og løper uten overbelastning. Operasjonen av en slik motor er ganske vanskelig å regulere, i motsetning til likestrømsmotorer.

Er interessant. Bruken av vekselstrømsmotorer forfremmet den berømte Nikola Tesla, mens likestrømmen ikke var mindre kjent Edison. Som et resultat av dette oppstod en konflikt mellom to kjente forskere som varte til sin død.

Ac motor

Lineære motorer

For en rekke enheter, ikke rotasjonsbevegelsen til motorakselen, men det er nødvendig med gjengjeld bevegelse. For å tilfredsstille industristandringene utviklet designere også lineære elektriske motorer. Det er klart at ulike girkasser og girkasser kan brukes til å konvertere rotasjonsbevegelse til oversettelsesbevegelse, men dette kompliserer design, gjør det dyrere og reduserer også effektiviteten.

Statoren og rotoren til en slik anordning er metallbånd, og ikke en ring og en sylinder, som i tradisjonelle motorer. Operasjonsprinsippet til den elektriske motoren er rotorens frem- og tilbakegående bevegelse, hvilket er mulig på grunn av det elektromagnetiske feltet som genereres av statoren med et åpent magnetisk system. Ved selve konstruksjonen genereres et bevegelig magnetfelt som virker på armaturviklingen med kollektorbørsteinnretningen. Det oppstår feltet skifter rotoren bare i den lineære retningen, uten å gi den en rotasjon. Kraften til en lineær motor er begrenset av enheten.

Ulempen med disse motorene er: kompleksiteten av deres fremstilling, den relativt høye prisen for slikt utstyr og lav effektivitet, men høyere enn bruken av rotasjon gjennom girkassen.

Bruk av vekselstrømsmotorer i et enkeltfaset nettverk

Det er enklest å få statorens roterende magnetfelt i et trefaset nettverk, men til tross for at du kan bruke asynkronmotorer i en enkeltfase, husholdningsnettverk. Det krever bare noen beregninger og en endring i motordesign.

Formelen for endringen er:

  1. Plassering på stator på motoren av to viklinger: start og arbeid;
  2. Inkluderingen av en kondensator i kretsen vil tillate strømmen i starterviklingen å skifte 90 ° i fase. Praktisk sett kan du gjøre dette: kombinere viklingene av en trefaset asynkronmotor, to viklinger i en og installer en kondensator på denne tilkoblingen.

Denne motoren vil fungere i et hjemmenettverk, men i motsetning til likestrømsmotorer, er denne motoren ikke regulert i forhold til antall omdreininger, dessuten tåler den kritiske belastningen dårlig og har en lavere effektivitet. Strømmen til den elektriske motoren er også relativt lav og avhenger stort sett av nettverket. Trefaset nettverk er mer egnet for drift av slike motorer.

For tiden er elmotorer distribuert over hele verden. Blant sine fordeler:

  • høy effektivitet, opptil 80%;
  • høy motorkraft med kompakte dimensjoner;
  • upretensiøs tjeneste;
  • pålitelighet;
  • lave strømkrav.

Men samtidig er det en rekke problemer som begrenser deres bredere distribusjon. For eksempel begrenser deres mobilitet strømkildene - for tiden er det ikke nok kraftige strømkilder som kan gi langsiktig funksjonalitet til en slik enhet. Det eneste unntaket til dette er atomreaktoren. Robotmotorer av ubåter og skip har utmerket autonomi, men samtidig er bruken av energibærere av denne størrelsen umulig i hverdagen. Situasjonen kan korrigeres av grafenbatterier, men deres utsikter er fremdeles dovne.

Operasjonsprinsippet og enhetens elektriske motor

Enhver elektrisk motor er konstruert for å utføre mekanisk arbeid på grunn av forbruket av den elektriske kraften som påføres den, som i regel omdannes til rotasjonsbevegelse. Selv om det i teknikken finnes modeller som umiddelbart lager den translatoriske bevegelsen til arbeidslegemet. De kalles lineære motorer.

I industrielle installasjoner driver elektriske motorer forskjellige maskiner og mekaniske enheter involvert i produksjonsprosessen.

Innenfor husholdningsapparater arbeider elektriske motorer i vaskemaskiner, støvsugere, datamaskiner, hårføner, barneleker, klokker og mange andre enheter.

Grunnleggende fysiske prosesser og operasjonsprinsipp

Elektriske ladninger som beveger seg inne i et magnetfelt, som kalles elektriske strømmer, påvirkes alltid av en mekanisk kraft som har en tendens til å bøye retningen i et plan vinkelrett på retningen av magnetfeltlinjer. Når en elektrisk strøm passerer gjennom en metallleder eller en spole laget av den, har denne kraften en tendens til å bevege / rotere hver leder med strøm og viklingen som helhet.

Bildet nedenfor viser metallrammen gjennom hvilken strømmen strømmer. Magnetfeltet som påføres det skaper en kraft F for hver gren av rammen, og skaper en rotasjonsbevegelse.

Denne egenskapen til samspillet mellom elektrisk og magnetisk energi på grunnlag av etableringen av en elektromotorisk kraft i en lukket ledende sløyfe satt inn i arbeidet til enhver elektrisk motor. Dens design inkluderer:

vikling gjennom hvilken elektrisk strøm strømmer. Den er plassert på et spesielt kjernenanker og festet i rotasjonslagrene for å redusere motstanden til friksjonskreftene. Denne designen kalles en rotor;

en stator som lager et magnetfelt, som med sine kraftledninger trenger inn i de elektriske ladningene som går gjennom svingene til rotorviklingen;

boliger for å imøtekomme statoren. Inne i skroget er det laget spesielle landingsspor, som er montert i det ytre buret på rotorlagrene.

Forenklet utforming av den enkleste elektriske motoren kan representeres av følgende bilde.

Når rotoren roterer, dannes et dreiemoment, hvor kraften avhenger av den samlede utformingen av enheten, mengden påført elektrisk energi, dets tap under konverteringer.

Verdien av den maksimale effekten av motormomentet er alltid mindre enn den elektriske energien som påføres den. Det er preget av effektiviteten.

Ved den type strøm som strømmer gjennom viklingene, er de delt inn i DC- eller AC-motorer. Hver av disse to gruppene har et stort antall modifikasjoner ved hjelp av ulike teknologiske prosesser.

DC motorer

De har statorens magnetfelt opprettet permanent faste faste magneter eller spesielle elektromagneter med excitasjonsviklinger. Armaturviklingen er stivt montert i akselen, som er fast i lagrene og kan fritt rotere rundt sin egen akse.

Hovedinnretningen til en slik motor er vist i figuren.

I kjerne av armaturen til ferromagnetiske materialer er det en vikling bestående av to seriekoblede deler som er koblet til ledende kollektorplater i den ene enden og er forbundet med den andre. To pensler laget av grafitt er plassert ved de diametralt motsatte ender av armaturen og presses mot kontaktpadsene til kollektorplattene.

Det positive potensialet til den konstante strømkilden er matet til den nedre børsten av mønsteret, og negativ til den øvre. Strømretningen som strømmer gjennom viklingen er indikert med en stiplet rød pil.

Strømmen forårsaker magnetfeltet til nordpolen i nedre venstre del av armaturen, og sørpolen i høyre øvre del (regimet av gimlet). Dette fører til avstenging av rotorens poler fra det stasjonære med samme navn og tiltrengningen til motstående poler på statoren. Som et resultat av den påførte kraften oppstår en rotasjonsbevegelse, hvis retning er indikert av en brun pil.

Ved ytterligere rotasjon av armaturen med treghet overføres polene til andre kollektorplater. Strømretningen i dem er reversert. Rotoren fortsetter å rotere videre.

Den enkle utformingen av en slik samlerinnretning fører til store tap av elektrisk energi. Lignende motorer arbeider i enheter med en enkel design eller leker for barn.

DC-motorer involvert i produksjonsprosessen har en mer kompleks struktur:

  • viklingen er ikke delt inn i to, men inn i flere deler;
  • hver del av viklingen er montert ved sin stolpe;
  • oppsamlingsanordningen er laget av et visst antall pads for antall seksjoner av viklingene.

Som et resultat opprettes en jevn tilkobling av hver stolpe gjennom kontaktplater til børstene og den nåværende kilden, og tapet av elektrisitet reduseres.

Enheten av et slikt anker er vist på bildet.

Med DC-elektriske motorer kan rotasjonsretningen til rotoren reverseres. For å gjøre dette er det nok å endre den nåværende bevegelsen i viklingen til motsatt polaritetsendring ved kilden.

Vekselstrømsmotorer

De adskiller seg fra tidligere strukturer ved at den elektriske strømmen som strømmer i viklingen er beskrevet av en sinusformet harmonisk lov. endres regelmessig (tegn). For strømforsyning spenningen leveres fra alternatorer med vekslende størrelse.

Statoren til slike motorer utføres av en magnetisk leder. Den er laget av ferromagnetiske plater med spor i hvilke viklinger er plassert med en ramme (spiral) konfigurasjon.

Bildet nedenfor viser prinsippet om bruk av enfaset vekselstrømsmotor med synkron rotasjon av rotor og stator elektromagnetiske felt.

I sporene til statormagnetekretsen langs de diametralt motsatte ender plasseres lederne av viklingen, vist skjematisk i form av en ramme gjennom hvilken vekselstrøm strømmer.

Vurder saken et øyeblikk som svarer til passeringen av den positive delen av sin halvbølge.

I lagerburene roterer en rotor med permanentmontert magnet fritt, hvor den nordlige "N-munnen" og den sørlige "S-munnen" -polen er uttalt. Når en positiv halvvåg strøm strømmer gjennom statorviklingen, opprettes det et magnetfelt i polene "S st" og "N st".

Interaksjonskrefter oppstår mellom rotorens og statorens magnetfelt (som poler avstøter, og i motsetning til dem tiltrekker seg) som har en tendens til å snu armaturen til den elektriske motoren fra en vilkårlig stilling til den endelige når de motstående polene befinner seg i forhold til hverandre.

Hvis vi vurderer det samme tilfellet, men for øyeblikket når reversen strømmer gjennom rammelederen - den negative halvbølgen av strømmen, vil rotasjonen av ankeret forekomme i motsatt retning.

For å gi en kontinuerlig bevegelse til rotoren i statoren, er det ikke laget en svingete ramme, men et visst antall av dem, slik at hver av dem drives av en egen strømkilde.

Operasjonsprinsippet for en trefaset vekselstrømsmotor med synkron rotasjon av de elektromagnetiske feltene til rotoren og statoren er vist i det følgende bildet.

I denne strukturen, inne i stator-magnetkretsen, er tre viklinger A, B og C montert, forskjøvet i vinkler på 120 grader mellom seg. Sving A er uthevet i gul, B i grønt og C i rødt. Hver vikling er laget i samme ramme som i forrige tilfelle.

På bildet for hvert tilfelle går strømmen gjennom bare én vikling i frem- eller bakoverretningen, som er angitt med symbolene "+" og "·".

Ved passering av den positive halvbølgen i fase A i fremoverretningen, tar rotorfeltets akse en horisontal posisjon fordi de magnetiske polene til statoren er dannet i dette planet og tiltrekker det bevegelige ankeret. I motsetning til polene på rotoren har en tendens til å nærme statorens poler.

Når den positive halvbølgen går i fase C, blir ankeret 60 grader med klokken. Når strøm er påført til fase B, vil det oppstå en analog rotasjon av armaturen. Hver etterfølgende strømstrøm i neste fase av den neste viklingen vil rotere rotoren.

Hvis spenningen til et trefaset nettverk skiftet med en vinkel på 120 grader blir påført hver vikling, vil alternerende strømmer sirkulere i dem, som vikler ankeret og lager sin synkrone rotasjon med det medfølgende elektromagnetiske feltet.

Den samme mekaniske konstruksjonen brukes med hell i en trefaset stepper motor. Bare i hver vikling ved hjelp av å styre en spesiell regulator (stepper motor driver) blir likestrømmer påført og fjernet i henhold til algoritmen beskrevet ovenfor.

Starte dem starter en rotasjonsbevegelse, og avslutning på et bestemt tidspunkt gir en dosert rotasjon av akselen og et stopp ved en programmert vinkel for å utføre visse teknologiske operasjoner.

I begge beskrevne trefasesystemer kan rotasjonsretningen til ankeret endres. For å gjøre dette, trenger du bare å endre veksling av faser "A" - "B" - "C" til en annen, for eksempel "A" - "C" - "B".

Rotorens rotasjonshastighet reguleres av varigheten av perioden T. Reduksjonen fører til en rotasjonshastighet. Størrelsen av amplituden til strømmen i fasen avhenger av viklingens indre motstand og verdien av spenningen som påføres den. Det bestemmer størrelsen på dreiemomentet og kraften til den elektriske motoren.

Disse motorene har samme statormagnetiske krets med viklinger som i de tidligere omtalt enfase- og trefasemodellene. De får navnet sitt på grunn av den asynkrone rotasjon av de elektromagnetiske feltene til armaturen og statoren. Dette gjøres ved å forbedre rotorens konfigurasjon.

Kjernen er montert fra plater av elektriske stålkarakterer med spor. Aluminium eller kobber strømkabler er montert i dem, som i enden av armaturet er lukket av ledende ringer.

Når spenningen påføres statorviklingene, induceres en elektrisk strøm i rotorviklingen med en elektromotorisk kraft, og et armaturmagnetfelt opprettes. Samspillet mellom disse elektromagnetiske feltene begynner rotasjonen av motorakselen.

I denne konstruksjonen er rotasjonen av bevegelse mulig bare etter at et roterende elektromagnetisk felt har oppstått i statoren og det fortsetter i en asynkron operasjonsmodus med den.

Asynkronmotorer er enklere i design. Derfor er de billigere og er mye brukt i industrielle installasjoner og husholdningsapparater.

Eksplosjonsbeskyttet ABB elektrisk motor

Mange arbeidsorganer av industrielle mekanismer utfører gjengjeldende eller translasjonsbevegelse i ett plan, som er nødvendig for drift av metallbearbeidingsmaskiner, kjøretøyer, hammerblås når man kjører bunker...

Bevegelsen av en slik arbeidsgruppe ved hjelp av girkasser, ballskruer, beltestasjoner og lignende mekaniske enheter fra en roterende elektrisk motor kompliserer designet. En moderne teknisk løsning på dette problemet er driften av en lineær elektrisk motor.

I det er statoren og rotoren forlenget i form av strimler, og ikke rullet opp i ringer, som i tilfelle av roterende elektriske motorer.

Operasjonsprinsippet består i å gi en gjengjengende lineær bevegelse til løperrotoren på grunn av overføring av elektromagnetisk energi fra en fast stator med en lukket magnetisk krets av en viss lengde. Et løpende magnetfelt er opprettet inne i det ved vekselvis å slå på strømmen.

Det virker på armaturviklingen med en kollektor. Kraftene som oppstår i en slik motor, beveger rotoren bare i den lineære retning langs styreelementene.

Lineære motorer er konstruert for å fungere på direkte eller vekselstrøm, de kan fungere i synkron eller asynkron modus.

Ulempene med lineære motorer er:

lav energi ytelse.

Grunnleggende begreper

Det mest karakteristiske magnetiske fenomenet - tiltrengningen av stykker av jern med en magnet - har vært kjent siden antikken. En annen veldig viktig egenskap ved magneter er tilstedeværelsen av deres poler: nord (negativ) og sør (positiv). Motsatt poler tiltrekker seg, og det samme - avstøter hverandre.

Magnetfeltet kan konvensjonelt representert av linjer i form av en magnetisk flux som beveger seg fra nordpolen til sørpolen. I noen tilfeller, for å bestemme hvor nord, og hvor sørpolen, er ganske vanskelig.

Rundt lederen, når en elektrisk strøm passerer gjennom den, opprettes et magnetfelt. Dette fenomenet kalles elektromagnetisme. Fysiske lover er de samme for magnetisme og elektromagnetisme.

Magnetfeltet rundt lederne kan forbedres ved å vikle dem på en stålkjernespole. Når lederen er viklet på en spole, smelter alle magnetiske flusslinjer dannet av hver sving og lager et enkelt magnetfelt rundt spolen.

Jo mer spolen blir, desto sterkere er magnetfeltet. Dette feltet har samme egenskaper som det naturlige magnetfeltet, og derfor har det også en nord- og sørpol.

Rotasjon av motorakselen på grunn av magnetfeltet. Hoveddelene til motoren: stator og rotor.

Den bevegelige delen av elektromotoren, som roterer med motorakslen, beveger seg sammen med statorens magnetfelt.

Fast motor komponent. Den inneholder flere viklinger, hvor polariteten endres når en vekselstrøm (AC) passerer gjennom dem. Dermed skapes et kombinert statormagnetfelt.

Magnetisk feltrotasjon

Fordelen med magnetfeltene som er opprettet av ledende spoler, er evnen til å bytte magnetens poler ved å endre retningen av strømmen. Det er denne muligheten for å bytte poler som brukes til å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi.

Identiske poler av magneter avstøter hverandre, motsatte poler tiltrekker hverandre. Vi kan si at denne egenskapen brukes til å skape en kontinuerlig bevegelse av rotoren ved hjelp av en konstant forandring av statorens polaritet. Rotoren her er en magnet som kan rotere.

Vekselstrøm vekselstrøm

Polariteten endres kontinuerlig med vekselstrøm (AC). Deretter vil vi se hvordan rotoren er erstattet av en magnet, som roterer under virkningen av induksjon. Vekselstrøm spiller en viktig rolle her, så det vil være nyttig å gi her en kort beskrivelse om det:

Under vekselstrømmen forstås som en elektrisk strøm, og endrer periodisk sin retning i kretsen slik at gjennomsnittsverdien av strømmen for perioden er null. Et roterende magnetfelt kan opprettes ved hjelp av trefaseffekt. Dette betyr at statoren er koblet til en trefaset vekselstrømskilde. En full syklus er definert som en 360 graders syklus. Dette betyr at hver fase ligger i forhold til den andre i en vinkel på 120 grader. Faser er avbildet som sinusformede kurver, som vist på figuren.

Trefas vekselstrøm

Trefaseffekt er en kontinuerlig serie av overlappende vekselstrømspenninger (AC).

De følgende sidene forklarer hvordan rotoren og statoren virker sammen, noe som fører til at motoren roterer.

For klarhet, erstattet vi rotoren med en roterende magnet og statoren med spoler. På høyre side av siden er det et bilde av en topolet trefase elektrisk motor. Fasene er koblet i par: Spolene A1 og A2 tilsvarer 1. fase, B1 og B2 tilsvarer 2. fase. og tredje tilsvarer C1 og C2. Når strømmen blir brukt på statorspolene, blir en av dem nordpolen, den andre - sørpolen. Således, hvis A1 er nordpolen, så er A2 sørpolen.

Strømforsyning

Vindingene i fasene A, B og C befinner seg i forhold til hverandre i en vinkel på 120 grader.

Antallet poler av en elektrisk motor bestemmes av antall kryssinger av viklingsfeltet ved rotorens felt. I dette tilfellet krysser hver vikling to ganger, noe som betyr at vi står overfor en bipolar stator. Således, hvis hver vikling dukket opp fire ganger, ville det være en firepolet stator, etc.

Når en elektrisk strøm påføres fasevindingene, begynner motorakselen å rotere med en hastighet bestemt av antall poler (jo mindre polene er jo lavere hastigheten)

Det følgende beskriver det fysiske prinsippet om drift av den elektriske motoren (hvordan rotoren roterer inne i statoren). For klarhet, skift rotoren med en magnet. Alle endringer i magnetfeltet opptrer veldig raskt, så vi må bryte hele prosessen i trinn. Ved passering av trefas vekselstrøm gjennom statorviklingene i det oppretter det et magnetfelt, hvilket resulterer i mekaniske krefter, hvilket tvinger rotoren til å rotere i magnetfeltets rotasjonsretning.

Ved å starte rotasjon vil magneten følge statorens varierende magnetfelt. Statorfeltet er forandret på en slik måte at den støtter rotasjon i en retning.

Vi har tidligere opprettet hvordan en vanlig magnet roterer i en stator. AC-motorer bruker rotorer, ikke magneter. Vår modell er veldig lik en ekte rotor, bortsett fra at rotoren er polarisert under påvirkning av et magnetfelt. Dette skyldes magnetisk induksjon, på grunn av hvilken elektrisk strøm er indusert i rotorlederne.

I utgangspunktet fungerer rotoren akkurat som en magnet. Når elmotoren slås på, går strømmen gjennom statorviklingen og skaper et elektromagnetisk felt som roterer i retning vinkelrett på rotorviklingene. Dermed frembringes en strøm i rotorviklingene, som danner et elektromagnetisk felt rundt rotoren og polariseringen av rotoren.

I forrige avsnitt, for å gjøre det lettere å forklare rotorprinsippet, erstatt det med en magnet for klarhet. Bytt nå magnetstatoren. Induksjon er et fenomen som oppstår når en leder går i et magnetfelt. Den relative bevegelsen av en leder i et magnetisk felt fører til utseendet til en såkalt inducert elektrisk strøm i lederen. Denne induserte strøm skaper et magnetfelt rundt hver vikling av rotorlederen. Siden trefase vekselstrøm forårsaker at statormagnetfeltet roterer, vil det rotorinducerte magnetfeltet følge denne rotasjonen. Dermed vil motorakselen rotere. Vekselstrømsmotorer kalles ofte for induksjonsmotorer, eller IE (induksjonsmotorer).

Operasjonsprinsipp

Induksjonsmotorer består av en rotor og en stator.

Strømmene i statorviklingene genereres av fasespenningen, som driver induksjonsmotoren. Disse strømmene skaper et roterende magnetfelt, også kalt et statorfelt. Statorens roterende magnetfelt bestemmes av strømmen i viklingene og antall fasevindinger.

Et roterende magnetfelt danner en magnetisk flux. Et roterende magnetfelt er proporsjonalt med spenningen, og magnetisk flux er proporsjonal med elektrisk strøm.

Statorens roterende magnetfelt beveger seg raskere enn rotoren, noe som bidrar til induksjon av strømmer i viklingene til rotorlederne, noe som resulterer i et magnetfelt på rotoren. De magnetiske feltene til statoren og rotoren danner deres strømmer, disse strømningene vil bli tiltrukket av hverandre og skape et dreiemoment som får rotoren til å rotere. Prinsippene for induksjonsmotor er vist i illustrasjonene til høyre.

Dermed er rotoren og statoren de viktigste komponentene i en AC-induksjonsmotor. De er designet ved hjelp av CAD (Computer Aided Design). Neste vil vi snakke mer om utformingen av rotoren og statoren.

Motorstator

Statoren er en fast elektrisk komponent av en elektrisk motor. Den inneholder flere viklinger, hvor polariteten endres hele tiden når en vekselstrøm (AC) passerer gjennom dem. Dermed skapes et kombinert statormagnetfelt.

Alle statorer er installert i en ramme eller et hus. Statorhuset til Grundfos elektromotorer for elektriske motorer med en kapasitet på opptil 22 kW er oftest laget av aluminium og for elektriske motorer med større kraft - av støpejern. Statoren selv er installert i statorhuset. Den består av tynne plater av elektrisk stål, innpakket med isolert ledning. Kjernen består av hundrevis av slike plater. Når kraften påføres, passerer vekselstrømmen gjennom viklingene, og skaper et elektromagnetisk felt vinkelrett på rotorlederne. Vekselstrøm (AC) forårsaker rotasjon av magnetfeltet.

Statorisolasjonen må oppfylle kravene i IEC 62114, hvor ulike beskyttelsesklasser (temperatur og temperatur) og temperaturendringer (AT) er gitt. Grundfos elektriske motorer har beskyttelsesklasse F, og når temperaturen øker, klasse B. Grundfos produserer 2-polet motorer opp til 11 kW og 4-polet motorer opp til 5,5 kW. Grundfos kjøper kraftigere elektriske motorer fra andre selskaper hvis produktkvalitetsnivå overholder Grundfos-standarder. For pumper brukes statorer med to, fire og seks poler hovedsakelig, da motorens akselhastighet bestemmer trykk og strømningshastighet for pumpen. Du kan gjøre statoren til å fungere med forskjellige spenninger, frekvenser og utgangskrefter, samt for et variabelt antall poler.

Elektromotorrotor

I elektriske motorer benyttes såkalte "ekornhjul" (kortslutte rotorer), hvis utforming ligner ekorns trommer.

Når statoren roterer, beveger magnetfeltet vinkelrett på viklingene til rotorlederne; en gjeldende vises. Denne strøm sirkulerer gjennom ledningene av lederne og skaper magnetfelt rundt hver rotorleder. Siden magnetfeltet i statoren forandrer seg, endrer feltet i rotoren også. Denne interaksjonen forårsaker rotorens bevegelse. Som statoren er rotoren laget av elektriske stålplater. Men i motsetning til statoren, med kobbertrådviklinger, er rotorviklingene laget av støpt aluminium eller silumin, som fungerer som ledere.

Asynkrone elektriske motorer

I de foregående avsnittene diskuterte vi hvorfor vekselstrømsmotorer kalles også induksjonsmotorer, eller ekorns hjulmotorer. Videre vil vi forklare hvorfor de også kalles asynkrone elektriske motorer. I dette tilfellet blir forholdet mellom antall poler og antall omdreininger som er gjort av rotoren til den elektriske motoren tatt i betraktning.

Dreiefrekvensen for magnetfeltet anses å være den synkrone rotasjonsfrekvensen (Ns). Den synkrone hastigheten kan beregnes som følger: nettfrekvens (F) multiplisert med 120 og delt med antall poler (P).

Hvis for eksempel nettstrømfrekvensen er 50 Hz, er den synkrone rotasjonshastigheten for en 2-polet elektrisk motor 3000 min-1.

Synkron hastighet avtar med økende antall poler. Tabellen under viser synkron hastighet for forskjellige antall poler.

Synkron hastighet for forskjellig antall poler

Prinsippet for drift av den elektriske motoren

En elektrisk motor er en enhet hvis operasjonsprinsipp er konvertering av elektrisk energi til mekanisk energi. En slik transformasjon brukes til å starte alle typer utstyr i drift, alt fra det enkleste arbeidsutstyret til biler. Men med all nytte og produktivitet av en slik konvertering av energi, er det en liten bivirkning i denne egenskapen, som manifesteres i økt varmeproduksjon. Det er derfor elektriske motorer er utstyrt med ekstrautstyr som er i stand til å avkjøle det og tillate det å fungere i uavbrutt modus.

Hovedfunksjonelle elementer

Enhver elektrisk motor består av to grunnleggende elementer, hvorav en er fast, et slikt element kalles en stator. Det andre elementet er bevegelig, denne delen av motoren kalles en rotor. Rotoren til en elektrisk motor kan gjøres i to versjoner, nemlig den kan være kortsluttet og med en vikling. Selv om den sistnevnte typen i dag er ganske sjelden, fordi enheter som frekvensomformere nå er mye brukt.

Driftsprinsippet til den elektriske motoren er basert på implementeringen av følgende faser av arbeidet. Under oppstart begynner statorens oppstående magnetfelt å rotere i statoren. Det virker på statorviklingen, der en strøm av induksjonstype oppstår. I følge Ampers lov begynner strømmen å virke på rotoren, som under denne tiltaket begynner å rotere. Rotorhastigheten i seg selv avhenger direkte av hvor mye strømmen oppstår, og hvor mange poler oppstår.

Varianter og typer

Hittil er de vanligste motorene som er av den magnetoelektriske typen. Det er også en type elektriske motorer, som kalles hysterese, men de er ikke vanlige. Den første typen elektriske motorer, av en magnetoelektrisk type, kan videre deles inn i to undertyper, nemlig likestrømsmotorer og vekselstrømsmotorer.

Den første typen motor utfører sitt arbeid fra DC, disse typer elektriske motorer brukes når behovet oppstår for å justere hastighetene. Disse justeringene gjøres ved å variere spenningen ved armaturen. Men nå er det et stort utvalg av alle slags frekvensomformere, så disse motorene begynte å bli brukt mindre og mindre.

AC-motorer opererer henholdsvis gjennom virkningen av en variabel type strøm. Den har også sin egen klassifisering, og motorene er delt inn i synkron og asynkron. Deres viktigste forskjell er forskjellen i rotasjonen av de nødvendige elementene, i den synkrone bevegelige harmoniske av magneter beveger seg med samme hastighet som rotoren. I induksjonsmotorer oppstår strømmen på grunn av forskjellen i bevegelseshastigheten for magnetelementene og rotoren.

På grunn av deres unike egenskaper og prinsipper for drift er elektriske motorer i dag mye mer vanlig enn for eksempel forbrenningsmotorer, siden de har flere fordeler over dem. Så effektiviteten til elektriske motorer er veldig høy, og kan nå nesten 98%. Også elektriske motorer er preget av høy kvalitet og et veldig langt arbeidsliv, de gir ikke mye støy, og praktisk talt ikke vibrerer under drift. Den store fordelen med denne typen motor er at de ikke trenger drivstoff, og som et resultat avgir ingen forurensende stoffer i atmosfæren. I tillegg er bruken deres mye mer økonomisk enn forbrenningsmotorer.

For Flere Artikler Om Elektrikeren

Gulvvarme

Jording