Operasjonsprinsippet og enhetens elektriske motor

  • Tellere

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.

AC motor enhet

Elektriske motorer er kraftmaskiner som brukes til å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi. Den generelle klassifiseringen deler dem etter type strøm til DC og vekselstrømsmotorer. Artikkelen nedenfor omhandler elektriske motorer med spesifikasjon for vekselstrøm, deres typer, karakteristiske egenskaper og fordeler.

For generell informasjon, anbefaler vi at du leser vår egen artikkel om prinsippene for drift av elektriske motorer.

Energikonverteringsprinsipp

Blant elektriske motorer som brukes i alle næringer og husholdningsapparater, er de vanligste vekselstrømsmotorer. De finnes i nesten alle livssfærer, fra barneleker og vaskemaskiner til biler og kraftige produksjonsmaskiner.

Prinsippet for drift av alle elektriske motorer er basert på Faraday elektromagnetisk induksjonsloven og Ampere-loven. Den første beskriver situasjonen når en elektromotorisk kraft genereres på en lukket leder plassert i et skiftende magnetfelt. I motorer er dette feltet skapt gjennom statorviklingene gjennom hvilken vekselstrøm strømmer. Inne i statoren (som representerer enhetens kropp) er et bevegelig element i motoren - rotoren. På den, og det er en strøm.

Rotorrotasjonen er forklart av Ampere-loven, som sier at elektriske ladninger som strømmer gjennom en leder i et magnetfelt, påvirkes av en kraft som beveger dem i et plan vinkelrett på linjene i kraft av dette feltet. Enkelt sagt, lederen, som i motorenes konstruksjon er rotoren, begynner å rotere rundt sin akse, og den er festet på akselen, som maskinens mekanismer er forbundet med.

Typer motorer og deres enhet

AC-elektriske motorer har en annen enhet, takket være det mulig å lage maskiner med samme rotorhastighet i forhold til statormagnetfeltet, og slike maskiner hvor rotoren ligger bak rotasjonsfeltet. I følge dette prinsippet er disse motorene delt inn i de riktige typene: synkron og asynkron.

induksjon

Grunnlaget for utformingen av en asynkronmotor er et par av de viktigste funksjonelle delene:

  1. Statoren er en blokk av sylindrisk form, laget av stålplater med spor for legging av ledende viklinger, hvis akser er anordnet i en vinkel på 120 døgn i forhold til hverandre. Polene til viklingene går til terminalboksen, der de er koblet på forskjellige måter, avhengig av motorens nødvendige parametere.
  2. Rotor. Ved utforming av asynkrone elektriske motorer brukes rotorer av to typer:
    • Kortsluttet. Den er såkalt fordi den er laget av flere aluminium- eller kobberstenger, kortslutte med enderinger. Denne konstruksjonen, som er rotorens nåværende bærende vikling, kalles "ekornekasse" i elektrisk mekanikk.
    • Fasen. På rotorene av denne typen er installert trefaset vikling, lik statorviklingen. Ofte går endene av dets ledere til terminalområdet, der de er forbundet med en "stjerne", og de frie ender er forbundet med kontaktringer. Fase rotoren lar deg legge til en ekstra motstand til viklingskretsen ved hjelp av børster, slik at du kan endre motstanden for å redusere startstrømmene.


I tillegg til de beskrevne nøkkelelementene i den asynkrone elektriske motoren inkluderer designen dessuten en vifte for kjøling av viklingene, en terminalboks og en aksel som overfører den genererte rotasjonen til arbeidsmekanismene til utstyret, som er tilveiebrakt av denne motoren.

Operasjonen av asynkrone elektriske motorer er basert på elektromagnetisk induksjonsloven, som hevder at en elektromotorisk kraft kun kan oppstå under betingelsene for en forskjell i rotasjonshastigheten til rotoren og statorens magnetfelt. Således, hvis disse hastighetene var like, ville emf ikke vises, men virkningen på akselen av slike "inhiberende" faktorer som lasten og friksjonen av lagrene skaper alltid tilstrekkelige driftsbetingelser.

synkronisert

Utformingen av synkrone elektriske motorer av vekselstrøm er noe forskjellig fra anordningen av asynkrone analoger. I disse maskinene roterer rotoren rundt sin akse med en hastighet som er lik rotasjonshastigheten for statorens magnetfelt. Rotoren eller ankeret til disse enhetene er også utstyrt med viklinger som er forbundet med den ene enden til hverandre og til den roterende kollektor til andre. Kontaktputer på samleren er montert slik at det på et bestemt tidspunkt er mulig å levere strøm gjennom grafittbørster til bare to motsatte kontakter.

Prinsippet for drift av synkronmotorer:

  1. Samspillet mellom den magnetiske fluxen i statorviklingen med rotorstrømmen oppstår dreiemoment.
  2. Den magnetiske fluxens retning endrer seg samtidig med vekselstrømens retning, og opprettholder dermed rotasjonen av utgangsakselen i en retning.
  3. Innstilling av ønsket hastighet justeres ved å justere inngangsspenningen. Ofte, i høyhastighetsutstyr, for eksempel perforatorer og støvsugere, utføres denne funksjonen av en reostat.

De vanligste årsakene til svikt av synkrone elektriske motorer er:

  • bruk av grafittbørster eller svekkelse av trykkfjæren;
  • slitasje av aksel lagrene;
  • samlerforurensning (rengjort med sandpapir eller alkohol).

Oppfinnelsens historie

Oppfinnelsen av den enkleste måten å konvertere energi fra elektrisk til mekanisk tilhører Michael Faraday. I 1821 gjennomførte denne store engelske forskeren et eksperiment med en dirigent som ble dyppet i et kar med kvikksølv, hvor bunnen lå en permanent magnet. Etter påføring av strøm til lederen begynte den å bevege seg, roterende i henhold til magnetfeltlinjer. I dag utføres denne erfaringen ofte i fysikklærer, erstatning av kvikksølv med saltlake.

Videre undersøkelse av problemet førte til Peter Barlows opprettelse i 1824 av en unipolær motor, kalt Barlow Wheel. Dens design inkluderer to gir av kobber, som ligger på samme akse mellom de permanente magneter. Etter å ha satt strøm til hjulene, begynner hjulene å rotere som et resultat av samspillet med magnetfelter. Under eksperimenter fant forskeren at rotasjonsretningen kan endres ved å endre polariteten (permutasjon av magneter eller kontakter). Den praktiske anvendelsen av "Barlow Wheel", men spilte en viktig rolle i studien av samspillet mellom magnetfelter og ladede ledere.

Den første arbeidsprøven av enheten, som ble forfatning for moderne motorer, ble skapt av den russiske fysikeren Boris Semenovich Jacobi i 1834. Prinsippet om bruk av en roterende rotor i et magnetfelt, vist i denne oppfinnelse, er nesten uendret anvendt av moderne DC-motorer.

Men etableringen av den første motoren med et asynkront operasjonsprinsipp tilhører to forskere samtidig - Nikola Tesla og Galileo Ferraris, som med en heldig tilfeldighet demonstrerte sine oppfinnelser på ett år (1888). Noen få år senere ble en tofaset børsteløs vekselstrømsmotor skapt av Nikola Tesla allerede brukt i flere kraftverk. I 1889 forbedret den russiske elektroingeniøren Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky Teslas oppfinnelse for å jobbe i et trefaset nettverk, takket være at han kunne lage den første asynkrone vekselstrømsmotoren med en kapasitet på over 100 watt. Han tilhører også oppfinnelsen av metodene som brukes til å forbinde fasene i trefasede elektriske motorer: "stjerne" og "trekant", startmotstander og trefasetransformatorer.

Tilkobling til enfasede og trefasede strømkilder

I henhold til typen strømforsyningsnettet er vekselstrømsmotorer klassifisert i enkelt- og trefaset.

Tilkobling av asynkrone enfasemotorer gjør det veldig enkelt - for å gjøre dette, er det nok å koble faset og nøytrale ledninger til et enkeltfaset 220V-nettverk til de to utgangene på huset. Synkronmotorer kan også drives av denne typen nettverk, men forbindelsen er litt mer komplisert - det er nødvendig å koble rotorviklingene og statoren slik at deres enpolede magnetiseringskontakter ligger motsatt hverandre.

Koble til et trefaset nettverk er litt mer komplisert. Først og fremst skal det bemerkes at terminalboksen inneholder 6 terminaler - et par for hver av de tre viklinger. For det andre gjør det mulig å bruke en av de to tilkoblingsmetodene ("stjerne" og "trekant"). Feil tilkobling kan føre til motorfeil ved å smelte statorviklingene.

Den viktigste funksjonelle forskjellen mellom "stjerne" og "trekant" er det forskjellige strømforbruket, som gjør at maskinen kan omdannes til trefaset nettverk med forskjellige linjespenninger - 380V eller 660V. I det første tilfellet skal viklingene kobles i henhold til "trekant" ordningen, og i den andre - "stjernen". En slik integrasjonsregel kan i begge tilfeller ha en spenning på 380 V på viklingene i hver fase.

På koblingspanelet er viklingspinnene plassert slik at de hoppere som brukes til å slå på, ikke krysser hverandre. Hvis motorens terminalboks kun inneholder tre klemmer, er den konstruert for å fungere fra en enkelt spenning, som er spesifisert i den tekniske dokumentasjonen, og viklingene er koblet sammen inne i enheten.

Fordeler og ulemper ved vekselstrømsmotorer

I dag, blant alle elektriske motorer, inntar vekselstrøminnretninger en ledende posisjon når det gjelder bruk i kraftverk. De har lave kostnader, lett å vedlikeholde design og effektivitet på minst 90%. I tillegg gir enheten sin mulighet til å endre rotasjonshastigheten jevnt, uten å benytte ekstra utstyr som girkasser.

Den største ulempen ved vekselstrømsmotorer med asynkron operasjonsprinsipp er at det er mulig å regulere sin akselrotasjonsfrekvens bare ved å endre strømens inngangsfrekvens. Det er ikke mulig å oppnå en konstant rotasjonshastighet, og reduserer også strømmen. Asynkrone elektriske motorer kjennetegnes av høye startstrømmer, men lavt startmoment. For å rette opp disse manglene brukes en frekvensomformer, men prisen er i strid med en av de viktigste fordelene ved disse motorene - lav pris.

søknad

I dag er elektriske motorer med spesifikasjon for vekselstrøm vanlig i alle områder av industri og levebrød. På kraftverk er de installert som generatorer, brukt i produksjonsutstyr, bilindustrien og til og med husholdningsapparater. I hver bolig finner du i det minste en enhet med en vekselstrømsmotor, for eksempel en vaskemaskin. Årsakene til en så stor popularitet er allsidighet, holdbarhet og enkel vedlikehold.

Blant asynkrone elektriske maskiner er enheter med trefasespesifikasjon mest vanlige. De er det beste alternativet for bruk i mange kraftenheter, generatorer og kraftverk, hvor arbeidet er forbundet med behovet for å kontrollere rotasjonshastigheten for akselen.

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.

Vekselstrømsmotorer

Elektriske motorer har lenge og fast tatt en ledende posisjon blant kraftenhetene til ulike typer utstyr. De finnes i bilen og i støvsugeren, i de mest komplekse maskinene og i vanlige leker til barn. De er nesten overalt, selv om de er forskjellige i type, struktur og ytelsesegenskaper.

Elektriske motorer er kraftenheter som er i stand til å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi. Det er to hovedtyper av dem: AC- og DC-motorer. Forskjellen mellom dem, som navnet antyder, er i typen strømforsyning. I denne artikkelen vil vi diskutere det første skjemaet - AC-motoren

Enhet og prinsipp for drift

Den viktigste drivkraften til en hvilken som helst elektrisk motor er elektromagnetisk induksjon. Elektromagnetisk induksjon, for å beskrive den i et nøtteskall, er utseendet av en strøm i en leder plassert i et vekslende magnetfelt. Kilden til det alternerende magnetfeltet er et stasjonært motorhus med viklinger plassert på den - en stator koblet til en vekselstrømskilde. Det er et bevegelige element - rotoren, der det er strøm. I følge Ampers lov begynner en elektromotorisk kraft å virke på en ladet leder plassert i et magnetfelt - EMF, som roterer rotorakselen. Således omformes den elektriske energien som tilføres statoren til rotorens mekaniske energi. Ulike mekanismer som utfører nyttig arbeid kan kobles til en roterende aksel.

AC-motorer er delt inn i synkron og asynkron. Forskjellen mellom dem er den i den første rotoren og statorens magnetfelt roterer i samme hastighet, og for det andre roterer rotoren sakte enn magnetfeltet. De er forskjellige i enheten, og prinsippet om drift.

Asynkronmotor

Asynkronmotor

På statoren til en asynkronmotor er viklinger løst, og skaper et vekslende roterende magnetfelt, hvis ender sendes ut til terminalboksen. Siden motoren varmes opp under drift, er en kjølevifte installert på akselen.

Rotor av asynkronmotor er laget med akselen som en enhet. Det er en metallstav, lukket fra hverandre på begge sider, på grunn av hvilken en slik rotor også kalles kortsluttet. Ved utseendet ligner det på et bur, så det kalles ofte "ekorns hjul". Slower rotasjon av rotoren i forhold til magnetfeltet er resultatet av strømtap under friksjon av lagrene. Forresten, hvis det ikke var denne forskjellen i fart, ville emf ikke forekomme, og uten det ville det ikke være noen strøm i rotoren og selve rotasjonen.

Magnetfeltet roterer på grunn av en konstant bytte av poler. I dette tilfellet endres retningen av strømmen i viklingene tilsvarende. Rotasjonshastigheten til induksjonsmotoren avhenger av antall poler i magnetfeltet.

Synkronmotor

Synkronmotor enhet

Den synkrone motorenheten er litt annerledes. Som navnet antyder roterer rotoren i samme hastighet med magnetfeltet i denne motoren. Den består av en kropp med viklinger festet til den og en rotor eller anker utstyrt med de samme viklinger. Endene på viklingene blir utmatet og festet på samleren. Samler- eller kollektorringen aktiveres ved hjelp av grafittbørster. I dette tilfelle er endene av viklingene anordnet på en slik måte at bare et par spenninger samtidig kan påføres.

I motsetning til asynkrone rotorer av synkronmotorer, tilføres spenningen av børster, lader det viklinger og ikke induceres av et vekslende magnetfelt. Strømretningen i rotorviklingen endres parallelt med forandringen i magnetfeltet, slik at utgangsakselen alltid roterer i en retning. Synkronmotorer gjør at du kan justere rotasjonshastigheten på akselen ved å endre spenningsverdien. I praksis brukes reostater vanligvis til dette.

Kort historie om skapelsen

For første gang ble muligheten for å snu strøm til mekanisk energi oppdaget av den britiske forskeren M.Faraday tilbake i 1821. Hans erfaring med ledningen, plassert i et bad med kvikksølv, utstyrt med en magnet, viste at når ledningen er koblet til strømkilden, begynner den å rotere. Denne enkle opplevelsen er sikkert husket av mange rundt skolen, men kvikksølv er erstattet av en sikker saltlake der. Det neste trinnet i å studere dette fenomenet var etableringen av en unipolar motor - Barlow-hjulet. Han fant aldri noen nyttig anvendelse, men han demonstrerte tydelig oppførselen til en ladet leder i et magnetfelt.

Ved begynnelsen av elmotors historie forsøkte forskerne å lage en modell med en kjernen som beveger seg i et magnetfelt, ikke i en sirkel, men gjengjeldende. Dette alternativet ble foreslått som et alternativ til stempelmotorer. Den elektriske motoren i sin vanlige form ble først opprettet i 1834 av den russiske forskeren B.S. Jacobi. Det var han som foreslo ideen om å bruke et anker som roterte i et magnetfelt, og til og med opprettet den første arbeidsprøven.

Den første asynkrone motoren, basert på et roterende magnetfelt, dukket opp i 1870. Forfatterne av den roterende magnetfelt-effekten var uavhengig av hverandre to forskere: G. Ferraris og N. Tesla. Sistnevnte tilhører også ideen om å lage en børsteløs elektrisk motor. Ifølge sine tegninger ble flere kraftverk bygget med tofasede vekselstrømsmotorer. Den neste mer vellykkede utviklingen viste seg å være en trefasemotor foreslått av M.O. Dolivo-Dobrovolsky. Hans første operasjonsmodell ble lansert i 1888, etterfulgt av en rekke mer avanserte motorer. Denne russiske forskeren beskrev ikke bare prinsippet om drift av en trefase elektrisk motor, men studerte også ulike typer fasetilkoblinger (delta og stjerne), muligheten til å bruke forskjellige spenninger av strøm. Det var han som fant ut startmotstandene, trefasetransformatorer, utviklet ledningsdiagrammet til motorer og generatorer.

Egenskaper av vekselstrømsmotoren, dens fordeler og ulemper

I dag er elektriske motorer en av de vanligste typene kraftverk, og det er mange grunner til dette. De har en høy effektivitet på ca 90%, og noen ganger høyere, ganske rimelig og enkel design, de gir ikke skadelige stoffer under drift, gjør det mulig å jevne hastigheten i drift uten å bruke ekstra mekanismer som girkasser, de er pålitelige og holdbare.

Blant manglene på alle typer elektriske motorer er mangelen på et elektrisk kapasitet med høy kapasitet for autonom drift.

Hovedforskjellen mellom vekselstrømsmotoren og dens nærmeste slektning - likestrømsmotoren - er at den tidligere er drevet av vekselstrøm. Hvis vi sammenligner funksjonaliteten, er den første mindre kraftige, det er vanskelig å kontrollere hastigheten i et bredt spekter, det har en lavere effektivitet.

Hvis vi sammenligner asynkrone og synkrone vekselstrømsmotorer, har den første en enklere design og er uten de "svake koblingen" - grafittbørstene. De er vanligvis de første som mislykkes når en synkron motor mislykkes. Samtidig er det vanskelig for ham å skaffe seg og regulere en konstant fart, som avhenger av lasten. Synkronmotorer lar deg justere rotasjonshastigheten ved hjelp av reostater.

Anvendelsesområde

AC-motorer er mye brukt på nesten alle områder. De er utstyrt med kraftverk, de brukes i bil- og maskinteknikk, de er i husholdningsapparater. Enkelheten i design, pålitelighet, holdbarhet og høy effektivitet gjør dem nesten universelle.

Asynkrone motorer har funnet anvendelse i drivsystemer av ulike maskiner, maskiner, sentrifuger, vifter, kompressorer, samt husholdningsapparater. Trefasede asynkronmotorer er de vanligste og mest populære. Synkronmotorer brukes ikke bare som kraftaggregater, men også generatorer, samt for å kjøre store installasjoner der det er viktig å kontrollere hastigheten.

Koblingsdiagram over motoren

AC-motorer er trefaset og enfaset.
Asynkrone enfasemotorer har 2 utganger på huset og det er enkelt å koble dem til nettverket. fordi Hele husholdningsnettverket er for det meste enkeltfaset 220V og har 2 ledninger - fasen og null. Med synkron, alt er mye mer interessant, de kan også kobles med 2 ledninger, det er nok å koble rotoren og statorviklingene. Men de må være koblet på en slik måte at viklingene til den unipolare magnetiseringen av rotoren og statoren er plassert motsatt hverandre.
Vanskeligheter er motorer for 3ex fase nettverk. Vel, for det første har slike motorer hovedsakelig 6 terminaler i terminalboksen, og det betyr at motorviklingene må kobles til hverandre, og for det andre kan deres viklinger kobles på forskjellige måter - av typen "stjerne" og "trekant". Figuren under viser tilkobling av klemmer i klemkassen, avhengig av typen av tilkobling av viklingene.

Å koble den samme elektriske motoren på en annen måte til det samme elektriske nettverket, vil føre til forbruk av annen kraft. Hvis dette ikke er riktig tilkobling av elektromotoren, kan det føre til at statorviklingen smelter.

Typisk er asynkrone motorer designet for å være koblet til et trefaset nettverk ved to forskjellige spenninger, som varierer i tider. For eksempel er motoren utformet for å være koblet til nettverket ved spenninger på 380/660 V. Hvis linjespenningen i nettverket er 660 V, skal statorviklingen være forbundet med en stjerne, og hvis 380 V, deretter med en trekant. I begge tilfeller vil spenningen på viklingen av hver fase være 380 V. Utgangene til fasevindingene er plassert på panelet på en slik måte at forbindelsen av fasevindingene kan utføres hensiktsmessig ved hjelp av hoppere uten å krysse dem. I noen lavmotoriske motorer er det bare tre klemmer i terminalboksen. I dette tilfellet kan motoren slås på til nettverket for en spenning (statorviklingen av en slik motor er forbundet med en stjerne eller en trekant inne i motoren).

Det skjematiske diagrammet for inklusjonen i trefase-nettverket av en induksjonsmotor med en fasrotor er vist i figuren. Rotorviklingen til denne motoren er koblet til en YAR-startmotstand, og skaper en ekstra motstand R i rotorkredsløpetADDED.

AC motor enhet og prinsipp for drift

Ac motor arbeid

Fra navnet følger at en egenskap ved denne typen elektriske motorer (ED) er at de opererer på vekselstrøm. Hvis i en likestrøm de elektriske partiklene bare følger i en retning, og kan endre intensiteten på et bestemt tidspunkt (potensiell forskjell eller spenning), har vekselstrømmen andre egenskaper, som frekvens, form og varighet. Hva påvirket design og prinsipp for drift av vekselstrømsmotorer. I artikkelen vil vi analysere de viktigste aspektene ved arbeidet med vekselstrøm ED.

AC motor klassifisering og driftsprinsipp

Vekselstrømsmotorer er elektriske enheter som er en slags elektriske energiomformere, hvis prinsipp er basert på Lorentz elektromagnetiske krefter og fenomenet elektromagnetisk induksjon. AC drevet. ED og alternatorer i henhold til handlingsprinsippet er klassifisert synkron og asynkron. Hva ville være klart ytterligere forklaring Jeg vil fortelle om følgende.

Det viktigste kjennetegn ved AC-elektriske maskiner er at elektrisk energi omdannes til mekanisk energi eller omvendt, ved hjelp av magnetfeltinteraksjon, en av dem er roterende, dynamisk (generert ved vekselstrømbevegelser og et annet felt er statisk, konstant. Motta rotorbevegelsen, det bevegelige feltet må samvirke med konstanten, som skaper en mekanisk bevegelse av ED-akselen.

Det generelle prinsipp for drift av en asynkron elektrisk maskin er som følger. Tre viklinger er viklet på statoren ED, som tre faser er koblet til. Fra elektroteknikkens løpetid vet vi at trefasestrømmen er en konjunkturendring i strømmenes størrelse og spenningen jevnt strømmer gjennom en sinusformet. Det vil si at maksimal kraft strømmer jevnt fra ett punkt, vikling til et annet, det er klart at samtidig, på motsatt side av sinusformet vil det være et minimum av strøm. Så når en trefasespenning påføres statorviklingene til en asynkron ED, har vi som resultat et roterende magnetfelt hvis frekvens er lik frekvensen til strømforsyningsnettverket, i Russland er det 50 Hz.

Vi vet fra fysikk og generell elektroteknikk at når en dirigent beveger seg inn i et vekslende magnetfelt, dannes en potensiell forskjell i sine ender, og hvis dens ender er koblet til en hvilken som helst krets, vil en strøm strømme gjennom den og danner rundt seg sitt eget magnetfelt. Dette operasjonsprinsippet ligger i asynkrone elektriske maskiner. Inne er det en kortsluttet rotor. I et roterende magnetfelt vises en emf på den og det oppretter sitt eget magnetfelt, som avstammer fra statorfeltet.

Asynkronmotor. Enhet og prinsipp for drift

Operasjonen av en asynkronmotor er basert på prinsippene for det fysiske samspillet mellom magnetfeltet som fremkommer i statoren med strømmen som dette feltet genererer i rotorviklingen.

Synkron ED har ikke noe slikt lag. Der er feltets spoler som det klamrer seg til armaturets roterende felt, som fører til samtidig drift av begge magnetfeltene. Hvis i asynkron statisk felt er en konsekvens av dynamikken, synkron i en viss forstand, er årsakene til utseendet til roterende felt og statiske felt uavhengig av hverandre, men deres interaksjon tillater arbeidet med vekselstrøm ED.

Synkronmotor. Operasjonsprinsipp

En synkronmotor er en type elektriske motorer som bare opererer på veksling, og rotasjonshastigheten til rotoren sammenfaller med magnetfrekvensens frekvens. Det er derfor det forblir konstant uavhengig av lasten, fordi rotoren til en synkron motor er en vanlig elektromagnet og antall polepar sammenfallende med antall polepar i et roterende magnetfelt. Derfor sikrer samspillet mellom disse polene konstanten av vinkelhastigheten som rotoren vender om.

Enhet, handlingsprinsipp for asynkronmotor

En asynkronmotor er en vekselstrømsmaskin. Ordet "asynkron" betyr ikke-samtidig. I dette tilfelle er det ment at i asynkrone motorer varierer frekvensen av rotasjon av magnetfeltet fra rotasjonsfrekvensen til rotoren. Hoveddelene av maskinen er statoren og rotoren, skilt fra hverandre med en jevn luftspalte.

Fig.1. Asynkronmotorer

Statoren er en fast del av maskinen (figur 1, a). For å redusere virvelstrømstap, er kjernen samlet fra pressede plater av elektrisk stål med en tykkelse på 0,35 - 0,5 mm, isolert fra hverandre av et lakklag. En vikling legges i sporene til statormagnet kretsen. I trefasemotorer er viklingen trefaset. Fasene til viklingen kan kobles til i en stjerne eller en trekant, avhengig av nettverksspenningen.

Rotoren er en roterende del av motoren. Rotormagneten kjernen er en sylinder laget av stemplet ark av elektrisk stål (figur 1, b. C). I rotorens slisser er det plassert vikling, avhengig av typen av vikling, er asynkronmotors rotorer delt inn i kortslutning og fase (med glidringer). En kortsiktig vikling er en uisolert kobber- eller aluminiumstav (figur 1, d) som er koblet til enden av ringene i samme materiale ("ekornekasse").

Ved faserotoren (se figur 1, c) i sporene til den magnetiske kretsen er det en trefaset vikling, hvis faser er forbundet med en stjerne. De frie ender av viklingens faser er koblet til tre kobberslipingsringer montert på motorakslen. Slip ringene er isolert fra hverandre og fra akselen. Til ringene presset karbon eller kobber-grafitt børster. Gjennom kontakten ringer og børster i rotorviklingen, kan du slå på en trefase start og justering av reostat.

Omdannelsen av elektrisk energi til mekanisk energi i en asynkronmotor utføres ved hjelp av et roterende magnetfelt. Et roterende magnetfelt er en konstant strøm, som roterer i rom med konstant vinkelhastighet.

Nødvendige forhold for eksitering av et roterende magnetfelt er:

- romlig forskyvning av statorspolens akser,

- tidsforskyvning av strømmer i statorspoler.

Det første kravet er tilfredsstilt ved passende plassering av magnetiseringsspolene på statormagneten kjernen. Faseaksen til viklingen er forskjøvet i rommet med en vinkel på 120º. Den andre tilstanden sikres ved tilførsel til statorspolene i et trefasespenningssystem.

Når motoren er slått på i et trefaset nettverk, etableres et system med strømmer av samme frekvens og amplitude i statorviklingen, idet periodiske endringer i forhold til hverandre blir gjort med en forsinkelse på 1/3 av perioden.

Strømmene i viklingenes faser danner et magnetfelt som roterer i forhold til statoren med en frekvens n1. turtall, som kalles synkron motorhastighet:

hvor f1 - nettfrekvens, Hz;

p er antall par poler i magnetfeltet.

Med standardnettverks gjeldende frekvens Hz, har feltrotasjonsfrekvensen i henhold til formelen (1) og avhengig av antall polepar følgende verdier:

Roterende, feltet krysser rotor vikling ledere, indusere en emf i dem. Når rotorviklingen er stengt, forårsaker EMF strømmen når det interagerer med et roterende magnetfelt, et roterende elektromagnetisk øyeblikk oppstår. Rotasjonsfrekvensen for rotoren i motormodus for den asynkrone maskinen er alltid mindre enn frekvensen av rotasjon av feltet, dvs. rotoren ligger bak det roterende feltet. Bare under denne tilstanden er EMF indusert i rotorlederne, strømmen strømmer og et moment er opprettet. Fenomenet til rotorforsinkelsen fra magnetfeltet kalles glide. Graden av rotor fra magnetfeltet er preget av størrelsen av den relative glidning

hvor n2 - rotorhastighet, omdr./min

For asynkrone motorer kan glidebanen variere fra 1 (start) til en verdi nær 0 (tomgang).

185.154.22.117 © studopedia.ru er ikke forfatter av materialene som er lagt ut. Men gir mulighet for fri bruk. Er det et brudd på opphavsretten? Skriv til oss.

AC motor enhet

Elektriske motorer er kraftmaskiner som brukes til å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi. Den generelle klassifiseringen deler dem etter type strøm til DC og vekselstrømsmotorer. Artikkelen nedenfor omhandler elektriske motorer med spesifikasjon for vekselstrøm, deres typer, karakteristiske egenskaper og fordeler.

For generell informasjon, anbefaler vi at du leser vår egen artikkel om prinsippene for drift av elektriske motorer.

Industriell vekselstrømsmotor

Energikonverteringsprinsipp

Blant elektriske motorer som brukes i alle næringer og husholdningsapparater, er de vanligste vekselstrømsmotorer. De finnes i nesten alle livssfærer, fra barneleker og vaskemaskiner til biler og kraftige produksjonsmaskiner.

Prinsippet for drift av alle elektriske motorer er basert på Faraday elektromagnetisk induksjonsloven og Ampere-loven. Den første beskriver situasjonen når en elektromotorisk kraft genereres på en lukket leder plassert i et skiftende magnetfelt. I motorer er dette feltet skapt gjennom statorviklingene gjennom hvilken vekselstrøm strømmer. Inne i statoren (som representerer enhetens kropp) er et bevegelig element i motoren - rotoren. På den, og det er en strøm.

Rotorrotasjonen er forklart av Ampere-loven, som sier at elektriske ladninger som strømmer gjennom en leder i et magnetfelt, påvirkes av en kraft som beveger dem i et plan vinkelrett på linjene i kraft av dette feltet. Enkelt sagt, lederen, som i motorenes konstruksjon er rotoren, begynner å rotere rundt sin akse, og den er festet på akselen, som maskinens mekanismer er forbundet med.

Typer motorer og deres enhet

AC-elektriske motorer har en annen enhet, takket være det mulig å lage maskiner med samme rotorhastighet i forhold til statormagnetfeltet, og slike maskiner hvor rotoren ligger bak rotasjonsfeltet. I følge dette prinsippet er disse motorene delt inn i de riktige typene: synkron og asynkron.

induksjon

Grunnlaget for utformingen av en asynkronmotor er et par av de viktigste funksjonelle delene:

  1. Statoren er en blokk av sylindrisk form, laget av stålplater med spor for legging av ledende viklinger, hvis akser er anordnet i en vinkel på 120 døgn i forhold til hverandre. Polene til viklingene går til terminalboksen, der de er koblet på forskjellige måter, avhengig av motorens nødvendige parametere.
  2. Rotor. Ved utforming av asynkrone elektriske motorer brukes rotorer av to typer:
    • Kortsluttet. Den er såkalt fordi den er laget av flere aluminium- eller kobberstenger, kortslutte med enderinger. Denne konstruksjonen, som er rotorens nåværende bærende vikling, kalles "ekornekasse" i elektrisk mekanikk.
    • Fasen. På rotorene av denne typen er installert trefaset vikling, lik statorviklingen. Ofte går endene av dets ledere til terminalområdet, der de er forbundet med en "stjerne", og de frie ender er forbundet med kontaktringer. Fase rotoren lar deg legge til en ekstra motstand til viklingskretsen ved hjelp av børster, slik at du kan endre motstanden for å redusere startstrømmene.

I tillegg til de beskrevne nøkkelelementene i den asynkrone elektriske motoren inkluderer designen dessuten en vifte for kjøling av viklingene, en terminalboks og en aksel som overfører den genererte rotasjonen til arbeidsmekanismene til utstyret, som er tilveiebrakt av denne motoren.

Operasjonen av asynkrone elektriske motorer er basert på elektromagnetisk induksjonsloven, som hevder at en elektromotorisk kraft kun kan oppstå under betingelsene for en forskjell i rotasjonshastigheten til rotoren og statorens magnetfelt. Således, hvis disse hastighetene var like, ville emf ikke vises, men virkningen på akselen av slike "inhiberende" faktorer som lasten og friksjonen av lagrene skaper alltid tilstrekkelige driftsbetingelser.

synkronisert

Utformingen av synkrone elektriske motorer av vekselstrøm er noe forskjellig fra anordningen av asynkrone analoger. I disse maskinene roterer rotoren rundt sin akse med en hastighet som er lik rotasjonshastigheten for statorens magnetfelt. Rotoren eller ankeret til disse enhetene er også utstyrt med viklinger som er forbundet med den ene enden til hverandre og til den roterende kollektor til andre. Kontaktputer på samleren er montert slik at det på et bestemt tidspunkt er mulig å levere strøm gjennom grafittbørster til bare to motsatte kontakter.

Prinsippet for drift av synkronmotorer:

  1. Samspillet mellom den magnetiske fluxen i statorviklingen med rotorstrømmen oppstår dreiemoment.
  2. Den magnetiske fluxens retning endrer seg samtidig med vekselstrømens retning, og opprettholder dermed rotasjonen av utgangsakselen i en retning.
  3. Innstilling av ønsket hastighet justeres ved å justere inngangsspenningen. Ofte, i høyhastighetsutstyr, for eksempel perforatorer og støvsugere, utføres denne funksjonen av en reostat.

De vanligste årsakene til svikt av synkrone elektriske motorer er:

  • bruk av grafittbørster eller svekkelse av trykkfjæren;
  • slitasje av aksel lagrene;
  • samlerforurensning (rengjort med sandpapir eller alkohol).

Trefase generator

Oppfinnelsens historie

Oppfinnelsen av den enkleste måten å konvertere energi fra elektrisk til mekanisk tilhører Michael Faraday. I 1821 gjennomførte denne store engelske forskeren et eksperiment med en dirigent som ble dyppet i et kar med kvikksølv, hvor bunnen lå en permanent magnet. Etter påføring av strøm til lederen begynte den å bevege seg, roterende i henhold til magnetfeltlinjer. I dag utføres denne erfaringen ofte i fysikklærer, erstatning av kvikksølv med saltlake.

Videre undersøkelse av problemet førte til Peter Barlows opprettelse i 1824 av en unipolær motor, kalt Barlow Wheel. Dens design inkluderer to gir av kobber, som ligger på samme akse mellom de permanente magneter. Etter å ha satt strøm til hjulene, begynner hjulene å rotere som et resultat av samspillet med magnetfelter. Under eksperimenter fant forskeren at rotasjonsretningen kan endres ved å endre polariteten (permutasjon av magneter eller kontakter). Den praktiske anvendelsen av "Barlow Wheel", men spilte en viktig rolle i studien av samspillet mellom magnetfelter og ladede ledere.

Den første arbeidsprøven av enheten, som ble forfatning for moderne motorer, ble skapt av den russiske fysikeren Boris Semenovich Jacobi i 1834. Prinsippet om bruk av en roterende rotor i et magnetfelt, vist i denne oppfinnelse, er nesten uendret anvendt av moderne DC-motorer.

Men etableringen av den første motoren med et asynkront operasjonsprinsipp tilhører to forskere samtidig - Nikola Tesla og Galileo Ferraris, som med en heldig tilfeldighet demonstrerte sine oppfinnelser på ett år (1888). Noen få år senere ble en tofaset børsteløs vekselstrømsmotor skapt av Nikola Tesla allerede brukt i flere kraftverk. I 1889 forbedret den russiske elektroingeniøren Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky Teslas oppfinnelse for å jobbe i et trefaset nettverk, takket være at han kunne lage den første asynkrone vekselstrømsmotoren med en kapasitet på over 100 watt. Han tilhører også oppfinnelsen av metodene som brukes til å forbinde fasene i trefasede elektriske motorer: "stjerne" og "trekant", startmotstander og trefasetransformatorer.

AC system foreslått av Westinghouse

Tilkobling til enfasede og trefasede strømkilder

I henhold til typen strømforsyningsnettet er vekselstrømsmotorer klassifisert i enkelt- og trefaset.

Tilkobling av asynkrone enfasemotorer gjør det veldig enkelt - for å gjøre dette, er det nok å koble faset og nøytrale ledninger til et enkeltfaset 220V-nettverk til de to utgangene på huset. Synkronmotorer kan også drives av denne typen nettverk, men forbindelsen er litt mer komplisert - det er nødvendig å koble rotorviklingene og statoren slik at deres enpolede magnetiseringskontakter ligger motsatt hverandre.

Koble til et trefaset nettverk er litt mer komplisert. Først og fremst skal det bemerkes at terminalboksen inneholder 6 terminaler - et par for hver av de tre viklinger. For det andre gjør det mulig å bruke en av de to tilkoblingsmetodene ("stjerne" og "trekant"). Feil tilkobling kan føre til motorfeil ved å smelte statorviklingene.

Den viktigste funksjonelle forskjellen mellom "stjerne" og "trekant" er det forskjellige strømforbruket, som gjør at maskinen kan omdannes til trefaset nettverk med forskjellige linjespenninger - 380V eller 660V. I det første tilfellet skal viklingene kobles i henhold til "trekant" ordningen, og i den andre - "stjernen". En slik integrasjonsregel kan i begge tilfeller ha en spenning på 380 V på viklingene i hver fase.

På koblingspanelet er viklingspinnene plassert slik at de hoppere som brukes til å slå på, ikke krysser hverandre. Hvis motorens terminalboks kun inneholder tre klemmer, er den konstruert for å fungere fra en enkelt spenning, som er spesifisert i den tekniske dokumentasjonen, og viklingene er koblet sammen inne i enheten.

Fordeler og ulemper ved vekselstrømsmotorer

I dag, blant alle elektriske motorer, inntar vekselstrøminnretninger en ledende posisjon når det gjelder bruk i kraftverk. De har lave kostnader, lett å vedlikeholde design og effektivitet på minst 90%. I tillegg gir enheten sin mulighet til å endre rotasjonshastigheten jevnt, uten å benytte ekstra utstyr som girkasser.

Den største ulempen ved vekselstrømsmotorer med asynkron operasjonsprinsipp er at det er mulig å regulere sin akselrotasjonsfrekvens bare ved å endre strømens inngangsfrekvens. Det er ikke mulig å oppnå en konstant rotasjonshastighet, og reduserer også strømmen. Asynkrone elektriske motorer kjennetegnes av høye startstrømmer, men lavt startmoment. For å rette opp disse manglene brukes en frekvensomformer, men prisen er i strid med en av de viktigste fordelene ved disse motorene - lav pris.

Synkronmotorens svake punkt er dets komplekse struktur. Grafittbørstene mislykkes raskt under belastning, og taper også tett kontakt med kollektoren på grunn av svekkelsen av trykkfjæren. I tillegg er disse motorene, samt asynkrone motstykker, ikke beskyttet mot slitasje på akselager. Ulempene inkluderer også en mer komplisert oppstart, behovet for en konstant strømkilde, og bare frekvensinnstilling av hastigheten.

søknad

I dag er elektriske motorer med spesifikasjon for vekselstrøm vanlig i alle områder av industri og levebrød. På kraftverk er de installert som generatorer, brukt i produksjonsutstyr, bilindustrien og til og med husholdningsapparater. I hver bolig finner du i det minste en enhet med en vekselstrømsmotor, for eksempel en vaskemaskin. Årsakene til en så stor popularitet er allsidighet, holdbarhet og enkel vedlikehold.

Blant asynkrone elektriske maskiner er enheter med trefasespesifikasjon mest vanlige. De er det beste alternativet for bruk i mange kraftenheter, generatorer og kraftverk, hvor arbeidet er forbundet med behovet for å kontrollere rotasjonshastigheten for akselen.

For Flere Artikler Om Elektrikeren