Šta je stator elektromotora. Elektromotor - princip rada elektromotora

Električni motor je električni uređaj za pretvaranje električna energija u mehanički. Danas se elektromotori široko koriste u industriji za pogon raznih mašina i mehanizama. IN domaćinstvo ugrađuju se veš mašina, frizider, sokovnik, procesor hrane, ventilatori, električni aparati za brijanje itd. Elektromotori koji se pokreću uređaji i na njih povezani mehanizmi.

U ovom članku govorit ću o najčešćim vrstama i principima rada AC elektromotora, koji se široko koriste u garaži, domaćinstvu ili radionici.

Kako radi električni motor

Motor radi na osnovu efekta otkrio Michael Faraday 1821. To je otkrio kada je bio u interakciji električna struja može doći do kontinuirane rotacije u vodiču i magnetu.

Ako je u jednoličnom magnetskom polju locirati u vertikalni položaj okvira i propuštaju struju kroz njega, tada će se oko vodiča pojaviti elektromagnetno polje koje će stupiti u interakciju s polovima magneta. Okvir će se odbijati od jednog, a privlačiti u drugi.

Kao rezultat toga, okvir će se rotirati u horizontalni položaj, u kojem neće biti udarca magnetsko polje kondukteru. Da bi se rotacija nastavila, potrebno je dodati još jedan okvir pod uglom ili promijeniti smjer struje u okviru u pravo vrijeme.

Na slici se to radi pomoću dva poluprstena, na koja se spajaju kontaktne ploče iz baterije. Kao rezultat toga, nakon završenog pola okreta, polaritet se mijenja i rotacija se nastavlja.

U modernim elektromotorima umjesto trajnih magneta, za stvaranje magnetnog polja koriste se induktori ili elektromagneti. Ako rastavite bilo koji motor, vidjet ćete namotane zavojnice žice premazane izolacijskim lakom. Ovi zavoji su elektromagnet ili, kako ih još nazivaju, pobudni namotaj.

Kod kuce trajni magneti se koriste u dječjim igračkama na baterije.

U drugim moćnijim motori koriste samo elektromagnete ili namote. Rotirajući dio kod njih naziva se rotor, a fiksni dio se naziva stator.

Vrste elektromotora

Danas postoji dosta elektromotora različitih dizajna i tipova. Mogu se podijeliti po vrsti napajanja:

Izmjenična struja rade direktno iz električne mreže.
Direktna struja koji rade na baterije, baterije, izvore napajanja ili druge istosmjerne izvore.

Po principu rada:

Sinhroni, u kojem se nalaze namoti na rotoru i mehanizam četkice za dovod električne struje do njih.
Asinhroni, najjednostavniji i najčešći tip motora. Nemaju četke i namote na rotoru.

Sinhroni motor rotira sinhrono s magnetskim poljem koje ga rotira, dok se za asinhroni motor rotor rotira sporije od rotirajućeg magnetnog polja u statoru.

Princip rada i uređaj asinhronog elektromotora

U asinhronom paketu motora, položeni su namoti statora (za 380 volti će ih biti 3), koji stvaraju rotirajuće magnetsko polje. Njihovi krajevi za spajanje izvode se na poseban terminalni blok. Namotaji se hlade zahvaljujući ventilatoru postavljenom na osovinu na kraju motora.

Rotor, koji su integralni sa osovinom, napravljen je od metalne šipke, koji su međusobno zatvoreni s obje strane, zbog čega se naziva kratkospojnim.
Zahvaljujući ovom dizajnu, nema potrebe za čestim periodičnim održavanjem i zamjenom četkica za napajanje strujom, pouzdanost, izdržljivost i pouzdanost su znatno povećani.

obično, glavni uzrok neuspjeha asinhroni motor je trošenje ležajeva u kojima se osovina okreće.

Princip rada. Da bi asinhroni motor radio, potrebno je da se rotor rotira sporije od elektromagnetskog polja statora, zbog čega se inducira EMF (nastaje električna struja) u rotoru. Evo važan uslov, ako se rotor rotira istom brzinom kao i magnetsko polje, onda u njemu, prema zakonu elektromagnetna indukcija EMF ne bi bio indukovan i, prema tome, ne bi bilo rotacije. Ali u stvarnosti, zbog trenja ležaja ili opterećenja osovine, rotor će se uvijek okretati sporije.

Magnetni polovi se stalno rotiraju u namotajima motora, a smjer struje u rotoru se stalno mijenja. U jednom trenutku, na primjer, smjer struja u namotajima statora i rotora je shematski prikazan u obliku križeva (struja teče od nas) i tačaka (struja do nas). Rotirajuće magnetsko polje je prikazano kao isprekidana linija.

Na primjer, Kako to radi kružnu testeru . Ona ima najveću brzinu bez opterećenja. Ali čim počnemo da sečemo ploču, brzina rotacije se smanjuje i istovremeno rotor počinje da se okreće sporije u odnosu na elektromagnetno polje i, prema zakonima elektrotehnike, počinje da se indukuje još veća EMF vrednost u tome. Struja koju motor troši se povećava i on počinje raditi dalje puna moć. Ako je opterećenje na osovini toliko veliko da se zaustavlja, može doći do oštećenja kaveznog rotora zbog maksimalne vrijednosti EMF inducirane u njemu. Zbog toga je važno odabrati motor odgovarajuće snage. Ako uzmete više, onda će troškovi energije biti neopravdani.

Brzina rotora zavisi od broja polova. Sa 2 pola, brzina rotacije će biti jednaka brzini rotacije magnetnog polja, jednaka maksimalno 3000 okretaja u sekundi pri mrežnoj frekvenciji od 50 Hz. Da biste smanjili brzinu za pola, potrebno je povećati broj polova u statoru na četiri.

Značajan nedostatak asinhronog motora je to što služe podešavanjem brzine rotacije osovine samo promjenom frekvencije električne struje. I tako nije moguće postići konstantnu brzinu osovine.

Princip rada i uređaj sinhronog motora na izmjeničnu struju

Ovaj tip elektromotora koristi se u svakodnevnom životu gdje je to potrebno. konstantna brzina rotacije, mogućnost njegovog podešavanja, kao i ako je potrebna brzina rotacije veća od 3000 o/min (ovo je maksimum za asinkroni).

Sinhroni motori se ugrađuju u električne alate, usisivače, mašine za pranje veša itd.

U slučaju sinhrone Smješteni su namotaji motora naizmjenične struje (3 na slici), koji su također namotani na rotor ili armaturu (1). Njihovi zaključci su zalemljeni na sektore kliznog prstena ili kolektora (5), koji se napajaju uz pomoć grafitnih četkica (4). Štaviše, zaključci su raspoređeni tako da četke uvijek napajaju samo jedan par.

Većina česti kvarovi kolektorski motori su:

Nošenje četkica ili njihov loš kontakt zbog slabljenja stezne opruge.
Zagađenje kolektora. Očistite alkoholom ili brusnim papirom.
Habanje ležajeva.

Princip rada. Moment u elektromotoru nastaje kao rezultat interakcije između struje armature i magnetskog toka u namotu polja. Kako se smjer naizmjenične struje mijenja, mijenjat će se i smjer. magnetni fluks istovremeno u trupu i sidru, tako da će rotacija uvijek biti u istom smjeru.

Definicija.

Električni motor- mehanizam ili posebna mašina dizajnirana za pretvaranje električne energije u mehaničku energiju, u kojoj se također oslobađa toplina.

Pozadina.

Već 1821. godine poznati britanski naučnik Michael Faraday demonstrirao je princip transformacije elektromagnetno polje električnu energiju u mehaničku energiju. Instalacija se sastojala od viseće žice, koja je bila umočena u živu. Magnet je ugrađen u sredinu tikvice sa živom. Kada se sklop zatvori, žica je počela da se okreće oko magneta, pokazujući šta se nalazi oko žice, el. struje, stvara se električno polje.

Ovaj model motora često se demonstrirao u školama i na univerzitetima. Ovaj motor se smatra najjednostavnijim tipom cijele klase elektromotora. Nakon toga, dobio je nastavak u obliku Barlovovog točka. Međutim, novi uređaj je bio samo demonstracionog karaktera, jer je snaga koju je generisao bila premala.

Naučnici i pronalazači radili su na motoru kako bi ga koristili u proizvodnim potrebama. Svi su nastojali osigurati da se jezgro motora kreće u magnetskom polju na rotaciono-translacijski način, na način klipa u cilindru. parna mašina. Ruski pronalazač B.S. Jacobi je sve učinio mnogo lakšim. Princip rada njegovog motora bio je naizmjenično privlačenje i odbijanje elektromagneta. Dio elektromagneta napajala je galvanska baterija, a smjer toka struje u njima se nije mijenjao, dok je drugi dio bio spojen na bateriju preko prekidača, zbog čega se smjer toka struje mijenjao pri svakom okretaju. Polaritet elektromagneta se promijenio, a svaki od pokretnih elektromagneta bio je privučen ili odbijen od strane odgovarajućeg stacionarnog elektromagneta. Osovina se kretala.

U početku je snaga motora bila mala i iznosila je samo 15 W, nakon modifikacija, Jacobi je uspio povećati snagu na 550 W. km/h Motor je pokretala velika baterija koja se sastojala od 320 galvanskih ćelija. Snaga modernih elektromotora prelazi 55 kW. Po pitanju nabavke elektromotora.

Princip rada.

Rad električne mašine zasniva se na fenomenu elektromagnetne indukcije (EMI). Fenomen EMR leži u činjenici da sa bilo kojom promjenom magnetskog fluksa koji prodire u zatvoreni krug, u njemu (krug) nastaje indukcijska struja.

Sam motor se sastoji od rotora (pokretni dio - magnet ili zavojnica) i statora (fiksni dio - zavojnica). Najčešće je dizajn motora dva namotaja. Stator je obložen namotom kroz koji, zapravo, teče struja. Struja stvara magnetsko polje koje utječe na drugu zavojnicu. U njemu se zbog EMP-a formira i struja koja stvara magnetsko polje koje djeluje na prvi kalem. I tako se sve ponavlja u zatvorenom ciklusu. Kao rezultat toga, interakcija polja rotora i statora stvara obrtni moment koji pokreće rotor motora. Dakle, dolazi do transformacije električne energije u mehaničku, koja se može koristiti u raznim uređajima, mehanizmima, pa čak i u automobilima.

Motorna rotacija

Klasifikacija elektromotora.

Po načinu ishrane:

DC motori- napajaju se iz izvora jednosmerne struje.
AC motori- napajaju se izvori naizmjenične struje.
univerzalni motori- napaja se istosmjernom i naizmjeničnom strujom.

Po dizajnu:

Motor kolektora- elektromotor u kojem se sklop četka-kolektor koristi kao senzor položaja rotora i strujni prekidač.

Motor bez četkica- elektromotor koji se sastoji od zatvoreni sistem, koji koristi: upravljačke sisteme (koordinatni pretvarač), energetski poluprovodnički pretvarač (inverter), senzor položaja rotora (RPS).

Pokreću trajni magneti;
Sa paralelnim povezivanjem namotaja armature i pobude;
Sa serijskim spajanjem namotaja armature i pobude;
Sa mješovitom vezom armaturnih i pobudnih namotaja;

Po broju faza:

jednofazni- se pokreću ručno ili imaju startno namotavanje ili fazni krug.
Dvofazni
Trofazni
Polifaza

Sinhronizacijom:

Sinhroni motor– AC elektromotor sa sinhronim kretanjem magnetnog polja napona napajanja i rotora.
Asinhroni motor - električni motor na izmjeničnu struju s različitom frekvencijom kretanja rotora i magnetskim poljem koje stvara napon napajanja.

U svakodnevnom životu, komunalnim djelatnostima, u svakoj proizvodnji, elektromotori su sastavni dio: pumpe, klima uređaji, ventilatori itd. Stoga je važno poznavati vrste najčešćih elektromotora.

Električni motor je mašina koja pretvara električnu energiju u mehaničku energiju. To stvara toplinu, što je nuspojava.

Video: Klasifikacija elektromotora

Svi elektromotori se mogu podijeliti u dvije velike grupe:

DC motori
AC motori.

Elektromotori koji se napajaju izmjeničnom strujom nazivaju se motori naizmjenične struje, koji imaju dvije varijante:

Sinhroni- to su oni kod kojih se rotor i magnetsko polje napona napajanja rotiraju sinhrono.
Asinhroni. Razlikuju se po frekvenciji rotacije rotora od frekvencije koju stvara napon napajanja magnetskog polja. Oni su višefazni, kao i jedno-, dvo- i trofazni.
Koračni motori se razlikuju po tome što imaju konačan broj položaja rotora. Fiksni položaj rotora nastaje zbog napajanja određenog namotaja. Uklanjanjem napona s jednog namotaja i prijenosom na drugi, vrši se prijelaz u drugi položaj.

DC motori su oni koji se napajaju jednosmernom strujom. Oni se, u zavisnosti od toga da li imaju ili nemaju sklop sakupljača četkice, dijele na:

Kolektor također, ovisno o vrsti pobude, postoji nekoliko vrsta:

Uzbuđen trajnim magnetima.
Sa paralelnom vezom priključka i namotaja armature.
Sa serijskim spajanjem armature i namotaja.
Sa njihovom mješovitom vezom.

Poprečni presjek DC motora. Kolektor sa četkama - desno

Koji elektromotori spadaju u grupu "DC motori"

Kao što je već spomenuto, DC motori čine grupu koja uključuje kolektorske i motore bez četkica, koji su napravljeni u obliku zatvorenog sistema, uključujući senzor položaja rotora, upravljački sistem i energetski poluvodički pretvarač. Princip rada elektromotora bez četkica sličan je principu rada asinhronih motora. Ugradite ih u kućne aparate, kao što su ventilatori.

Šta je kolektorski motor

Dužina DC motora zavisi od klase. Na primjer, ako mi pričamo o motoru klase 400, tada će njegova dužina biti 40 mm. Razlika između kolektorskih elektromotora i kolega bez četkica je jednostavnost proizvodnje i rada, stoga će njegova cijena biti niža. Njihova karakteristika je prisustvo sklopa četkica-kolektor, uz pomoć kojeg je krug rotora povezan s krugovima koji se nalaze u stacionarnom dijelu motora. Sastoji se od kontakata koji se nalaze na rotoru - kolektora i četkica pritisnutih na njega, smještenih izvan rotora.

Rotor

Ovi elektromotori se koriste u radio-upravljanim igračkama: dovođenjem napona na kontakte takvog motora iz istosmjernog izvora (iste baterije), vratilo se pokreće. A da biste promijenili smjer rotacije, dovoljno je promijeniti polaritet napojnog napona. Mala težina i dimenzije niska cijena i mogućnost obnavljanja mehanizma četkice-sakupljača čine ove elektromotore najčešće korištenim u proračunskim modelima, unatoč činjenici da je značajno inferiorniji u pouzdanosti u odnosu na onaj bez četkica, jer nije isključeno iskrenje, tj. prekomjerno zagrijavanje pokretnih kontakata i njihovo brzo trošenje kada uđe prašina, prljavština ili vlaga.

U pravilu se na elektromotor kolektora primjenjuje oznaka koja označava broj okretaja: što je manji, to je veća brzina rotacije osovine. Usput, vrlo je lako podesiv. Ali, postoje i motori velike brzine ovog tipa, koji nisu inferiorni od onih bez četkica.

Prednosti i nedostaci motora bez četkica

Za razliku od opisanih, kod ovih elektromotora pokretni dio je stator sa trajnim magnetom (kućište), a rotor sa trofaznim namotom je nepomičan.

Nedostaci ovih DC motora uključuju manje glatko podešavanje brzine osovine, ali su u stanju postići maksimalnu brzinu u djeliću sekunde.

Motor bez četkica smešten je u zatvoreno kućište, pa je pouzdaniji u nepovoljnim uslovima rada, tj. ne boji se prašine i vlage. Osim toga, njegova pouzdanost je povećana zbog odsustva četkica, kao i brzina kojom se osovina rotira. Istovremeno, dizajn motora je složeniji, stoga ne može biti jeftin. Njegova cijena u odnosu na kolektor je dvostruko veća.

Dakle, kolektorski motor koji radi na izmjeničnu i jednosmjernu struju je svestran, pouzdan, ali skuplji. Lakši je i manji od AC motora iste snage.

Budući da motori na izmjeničnu struju koji se napajaju 50 Hz (komercijalno mrežno napajanje) ne dozvoljavaju visoke frekvencije (iznad 3000 o/min), po potrebi se koristi kolektorski motor.

U međuvremenu, njegov resurs je manji nego kod asinhronih motora na izmjeničnu struju, što ovisi o stanju ležajeva i izolaciji namotaja.

Kako radi sinhroni motor

Sinhrone mašine se često koriste kao generatori. Radi sinhrono sa frekvencijom mreže, dakle sa inverterom i senzorom položaja rotora, elektronski je analog DC kolektorskog motora.

Struktura sinhronog motora

Svojstva

Ovi motori nisu samopokretni mehanizmi, već im je potreban vanjski utjecaj kako bi se povećala brzina. Koriste se u kompresorima, pumpama, mašine za valjanje i sličnu opremu radna brzina koji ne prelazi pet stotina okretaja u minuti, ali je potrebno povećanje snage. Prilično su velike veličine, imaju "pristojnu" težinu i visoku cijenu.

Postoji nekoliko načina za pokretanje sinkronog motora:

Korištenje vanjskog izvora struje.
Početak je asinhroni.

U prvom slučaju, uz pomoć pomoćnog motora, koji može biti DC elektromotor ili trofazni asinhroni motor. U početku se DC struja ne dovodi do motora. Počinje da se okreće, dostižući brzinu blizu sinhrone. U ovom trenutku se primjenjuje jednosmjerna struja. Nakon zatvaranja magnetnog polja prekida se veza sa pomoćnim motorom.

U drugoj opciji potrebno je ugraditi dodatni kratkospojeni namotaj u polne dijelove rotora, prelazeći koje magnetsko rotirajuće polje inducira struje u njemu. Oni, u interakciji sa poljem statora, rotiraju rotor. Dok ne dostigne sinhronu brzinu. Od ove tačke pa nadalje, obrtni moment i EMF se smanjuju, magnetsko polje se zatvara, poništavajući moment.

Ovi elektromotori su manje osjetljivi od asinkronih na fluktuacije napona, imaju veliki kapacitet preopterećenja, održavaju brzinu nepromijenjenom pod bilo kojim opterećenjem na vratilu.

Monofazni elektromotor: uređaj i princip rada

Nakon pokretanja, koristeći samo jedan namotaj statora (fazu) i ne treba mu privatni pretvarač, elektromotor koji radi iz jednofazne mreže naizmjenične struje je asinhroni ili jednofazni.

Monofazni elektromotor ima rotirajući dio - rotor i stacionarni dio - stator, koji stvara magnetsko polje potrebno za rotaciju rotora.

Od dva namota koja se nalaze u jezgri statora jedan prema drugom pod uglom od 90 stepeni, radni zauzima 2/3 žljebova. Drugi namotaj, koji čini 1/3 žljebova, naziva se početni (pomoćni).

Rotor je takođe kratkospojni namotaj. Njegove šipke izrađene od aluminija ili bakra zatvorene su na krajevima prstenom, a prostor između njih ispunjen je aluminijskom legurom. Rotor može biti izrađen u obliku šupljeg feromagnetnog ili nemagnetnog cilindra.

Jednofazni elektromotor, čija snaga može biti od desetina vati do desetina kilovata, koristi se u kućanskim aparatima, ugrađenim u strojeve za obradu drveta, na transporterima, u kompresorima i pumpama. Njihova prednost je mogućnost korištenja u prostorijama u kojima ne postoji trofazna mreža. Po dizajnu se ne razlikuju mnogo od trofaznih asinhronih elektromotora.

Fenomen elektromagnetne indukcije postao je osnova za nastanak i razvoj svih električne mašine. Otkrivač ovog fenomena krajem 19. veka bio je Majkl Faradej, engleski naučnik i eksperimentator. Vodio je eksperimente sa prvim električnim mašinama. Sada je nemoguće zamisliti naš život bez njih. Elektromotori su postali jedna od najčešćih električnih mašina.

Za rad elektromotora neophodan je napon, čija svojstva određuju njegov dizajn. Sljedeći elektromotori rade na izmjeničnom naponu i struji:

rad na konstantnom naponu i struji:

kolektor;
unipolarni;
steper.

Sinhroni i asinhroni motori

Sinhroni i asinhroni elektromotori imaju Opšti uslovi za vaš rad. Za to je potrebno magnetsko polje čija se maksimalna vrijednost kreće u prostoru. Takvo polje mogu kreirati dva ili veliki broj namotaja. Uobičajeni dizajni sinhronih i asinhronih elektromotora sadrže dva ili tri namota.

Postavljeni su na masivna ferimagnetna jezgra koja pojačavaju magnetsko polje. Za tri namotaja koristi se trofazni napon, za dva namota - dvofazni ili jednofazni sa kondenzatorom za pomjeranje faze. Ali s takvim kondenzatorom, trofazni motori se također mogu povezati na jednofaznu mrežu.

Ako rotor elektromotora stvara konstantno magnetsko polje, bilo od permanentnih magneta, ili od istosmjernog izvora napajanja ugrađenog u rotor, ili od eksterni izvor DC napajanje preko prstenova sa četkama, takav motor je sinhroni. U njemu su frekvencija okretaja i frekvencija napona izvora napajanja iste. Asinhroni motori koriste nemagnetni rotor bez izraženih polova, prstenova četkica, ugrađenih ispravljača i kombiniranih dijelova od razni materijali. Izuzetak je sinhroni histerezni motor.

Rotor indukcionog motora radi kao sekundarni namotaj transformatora, koji je kratko spojen. Ali struja u njegovom rotoru može se pojaviti samo pri sporijoj rotaciji u odnosu na magnetsko polje statora. Ova razlika u brzini naziva se proklizavanje. Jednostavnost dizajna i odgovarajuća pouzdanost čine asinhroni elektromotor najšire korištenim.

Kolektorske mašine

Međutim, sinhroni i asinhroni elektromotori imaju jedan nepremostivi nedostatak - frekvenciju napona napajanja. On određuje brzinu rotacije magnetnog polja i osovine u ovim motorima. Nikakvim projektnim promjenama u njima pri datoj frekvenciji napona napajanja ne može se postići brzina osovine veća od frekvencije napona napajanja. Ako je potreban veći broj okretaja, koriste se kolektorski elektromotori.

Ovi motori imaju stalno prebacivanje kolektorski namotaji. Svaki namotaj je u suštini okvir sa strujom, koja se, kao što je poznato iz Faradejevih eksperimenata, rotira u magnetskom polju. Ali jedan okvir će se okrenuti i zaustaviti. Stoga postoji nekoliko okvira - namotaja, a svaki od njih odgovara paru ploča u kolektoru. Struja se dovodi preko četkica koje klize duž kolektora.

Dizajn takvog elektromotora omogućava vam da radite iz izvora bilo istosmjernog ili naizmjeničnog napona, koji osigurava struju u statoru i rotoru. Kod naizmjeničnog napona, smjer struje u statoru i rotoru se istovremeno mijenja i stoga se zadržava smjer sile koja rotira rotor. Frekvencija napona napajanja ni na koji način ne utiče na brzinu rotora. Zavisi samo od napona koji napaja elektromotor. Klizni kontakt četke sa komutatorom ograničava mogućnosti ovih elektromotora u pogledu vijeka trajanja i mjesta primjene, jer varničenje u četkama brzo uništava klizni kontakt i neprihvatljivo je u uvjetima povećane eksplozivnosti.

Unipolarne i koračne opcije

Međutim, postoje dizajni DC elektromotora u kojima nema kolektora. Ovo su unipolarni elektromotori.

Kod ovih elektromotora rotor je napravljen u obliku diska koji se nalazi između polova trajnih magneta. Četke smještene dijametralno nasuprot hrane disk - rotor. Pod uticajem Lorentzove sile, disk se rotira. Unatoč atraktivnoj jednostavnosti dizajna, takav elektromotor nema široku praktičnu upotrebu, jer zahtijeva previsoke vrijednosti struje i magnetskog polja. Međutim, postoje jedinstveni laboratorijski razvoji unipolarnih elektromotora sa četkama od tekućeg metala koji razvijaju brzine nezamislive za druge dizajne motora.

Koračni motor je još jedan dizajn sa istosmjernim napajanjem.

Općenito, ovaj motor je sličan sinkronom elektromotoru s rotorom s permanentnim magnetom. Razlika je u tome što je ovdje veći broj namotaja, a njima se upravlja pomoću ključeva koji dovode napon na svaki namotaj. Kao rezultat toga, rotor mijenja svoj položaj, privlačeći ga povezani namotaj. Broj namotaja određuje minimalni ugao rotacija rotora, a komutatori - brzina rotacije rotora. U koračnom motoru, rotor se može okretati gotovo bilo gdje dok su ključevi povezani elektronsko kolo menadžment.

Razmatrani dizajni elektromotora su osnovni. Na njihovoj osnovi stvorene su mnoge posebne vrste elektromotora za rješavanje određenih problema. Ali to je sasvim druga priča...

sadržaj:

Izvođenje mehaničkih radova glavni je proces u našem materijalnom svijetu. Iz tog razloga je postala pojava elektromotora glavni događaj u razvoju ljudske civilizacije. Upravo su ovi uređaji nosili cijeli teret. industrijska proizvodnja. To je na kraju osiguralo takozvanu naučnu i tehnološku revoluciju. U svim električnim motorima dizajn se temelji na otkrivanju interakcije žica s električnom strujom koja prolazi kroz njih.

O tome kakvi su rezultati postignuti u vremenu koje je prošlo od ovog otkrića, ispričat ćemo našim čitateljima. Podsjetimo da je interakciju žica koje pokreće električna struja otkrio André Ampère 1820. godine. Nakon ovog događaja kreiran je dizajn koji bi mogao poboljšati ovu interakciju - solenoid. Zavojnica s feromagnetnim jezgrom, pri približavanju stalnom magnetu ili drugom sličnom zavojnici, djelovala je na njih znatnom silom. Stoga je preostalo samo doći do tako konstruktivnog rješenja koje bi maksimiziralo interakciju solenoida i dalo joj neophodan pravac.

Pretvaranje električne energije u mehanički rad

Dva solenoida mogu da privlače ili odbijaju. Njihovu interakciju određuju polovi. Ista imena odbijaju, za razliku od onih privlače. Stoga nije teško pogoditi konstruktivno rješenje koje vam omogućava da dobijete rotaciju osovine:

Osovina i solenoid su spojeni u krutu strukturu. Solenoid je postavljen tako da generirane linije magnetskog polja budu okomite na os rotacije osovine. Rezultirajući element motora naziva se rotor, kao i induktor.
Oko rotora je nekoliko drugih solenoida koji ga privlače. Da bi pravac bio eksplicitno postavljen, a rotacija ujednačena, moraju ih biti najmanje tri. Rezultirajući element motora naziva se stator.
stator ili rotor različiti dizajni motori mogu imati i naziv sidro. Suština sidra za elektromotor leži u njegovoj sličnosti s njegovim istoimenim brodom. Brodsko sidro karakterizira pričvršćeni lanac koji ga povezuje s brodom. A struktura armature električnog motora uključuje ili rotor ili stator, kao i električni kabel pričvršćen za njega. Koristi se za spajanje na napajanje. Odnosno, umjesto armature s lancem, dobiva se rotor ili stator s kabelom za napajanje - to je njihova sličnost i porijeklo naziva elementa motora.
Stator je napravljen od čeličnih ploča koje smanjuju gubitak snage uzrokovan vrtložnim strujama. Rezultat je struktura namotaja sa jezgrima, koja obuhvata rotor. Formiraju cilindričnu rupu. Uključuje cilindrični rotor sa određenim zazorom u odnosu na stator. Ovaj dizajn elektromotora je najčešći.

Međutim, za rješavanje nekih problema potrebno je koristiti druge strukture. To može biti, na primjer, položaj rotora izvan statora ili odsutnost osovine zbog linearnog kretanja elemenata motora jedan u odnosu na drugi.

Najjednostavniji linearni motor je elektromagnet sa jezgrom koja se uvlači. Da bi se preciznije kontroliralo kretanje pokretnog dijela linearnog klizača, koristi se potreban broj magnetskih elemenata koji međusobno djeluju. Elektromagneti mogu biti svi ili dio njih - to su trajni magneti.

Kao što se može vidjeti iz razmatranih primjera, princip rada elektromotora koristi magnetska polja. One su posljedica i jednosmjerne i naizmjenične struje. Ali u svakom slučaju, princip rada elektromotora je pretvaranje električne energije u energiju kretanja.

AC napajanje

AC motor je najčešće korišten. To je zbog izmjeničnog napona u većini električnih mreža. Motori na izmjeničnu struju su povezani s njima pomoću minimalnog broja dodatnim uređajima. Za bilo koji uređaj, pouzdanost i izdržljivost su glavne kvalitete. Da biste to učinili, dizajn mora imati minimum potencijalno ranjivih elemenata. Kontakti su najznačajniji od njih. Manje kontakata - veća pouzdanost.

Uređaj i princip rada elektromotora sa maksimalnom pouzdanošću zasnovani su na fenomenu elektromagnetne indukcije. Ovaj fenomen se koristi u transformatorima. Stvaranje galvanski izolovanih električna kola To je njihova najvažnija svrha. Slično, stvaraju se galvanski izolirani krugovi statora i rotora. Samo namotaji statora su pod naponom. Elektromagnetna indukcija koja nastaje u rotoru dovodi do interakcije magnetnih polja. Ali princip rada AC motora nije samo indukcija. Osim toga, mora postojati uvjet koji osigurava pojavu jednosmjerne sile, bez koje je rotacija nemoguća. To zahtijeva prostorno pomicanje elektromagnetnog polja.

U tu svrhu, uređaj AC motora pruža jedno od sljedećeg konstruktivna rješenja:

korištenje jednofaznog izvora naizmjeničnog napona sa elementom za pomjeranje faze sa dva para polova;
priključak na trofazni izvor napajanja statorskih namotaja sa tri para polova;
upotreba prekidača koji prebacuje namotaje u interakciji.

Pokreće se pokretnim magnetnim poljem

Električni motor, čiji je princip rada određen elektromagnetskom indukcijom, radi na sljedeći način. U njegovom rotoru nema kontakata. Izmjenično magnetno polje s maksimumom koji se kreće oko rotora uzrokuje struje u njemu koje stvaraju vlastito elektromagnetno polje. Postojanje ovih struja moguće je samo kada rotor zaostaje za pokretnim maksimumom elektromagnetnog polja statora.

Inače, elektromagnetna indukcija neće raditi, čiji je uslov raskrsnica linije sile i dirigent. Motori kod kojih se brzine kretanja polja statora i rotora razlikuju jedna od druge nazivaju se asinkroni. Asinhroni motor, čiji je uređaj prikazan u nastavku, u osnovi ima isti dizajn statora, ali različite varijante performanse rotora.

Najčešći su rotor s vjeveričnim kavezom i njegov drugi dizajn, nazvan "kavez s vjevericom". U posljednjoj verziji rotora postiže se efikasnija indukcija. Međutim, dizajn je također manje tehnološki napredan. Ali u ove dvije varijante asinhronog motora postoji samo jedan nedostatak - velika startna struja.

Da bi se regulirao proces pokretanja, bio je potreban treći dizajn rotora nazvan "faza". Ali ako je negdje stigao, znači da je negdje otišao. Fazni rotor ima kontakte - prstenove i četke. I kontakti glavni problem elektrotehnike. Pobjeđujemo u efikasnosti, gubimo u izdržljivosti i operativni troškovi. Četke i prstenovi zahtijevaju održavanje i periodičnu zamjenu, zbog čega se fazni rotor koristi mnogo rjeđe. Pojava moćnih poluvodičkih uređaja omogućava podešavanje bilo kojeg asinhronog motora u okviru mogućnosti prebacivanja ovih uređaja. Stoga je danas fazni rotor arhaičan dizajn.

Ali ako je rotor napravljen od posebnog materijala koji ima zaostalu magnetizaciju, brzine statorskog polja i rotacija rotora će postati iste. Pod utjecajem statora u rotoru takvog motora, zbog svojstava njegovog materijala, ne mogu nastati struje čija je vrijednost dovoljna za kretanje. Ali to nije neophodno. Materijal je sposoban da umnoži vanjsko elektromagnetno polje i postane trajni magnet. I takav magnetni rotor će pratiti elektromagnetno polje statora. Takav motor se naziva sinhrona histereza.

Nažalost, histerezni rotor ima visoku cijenu materijala. A budući da je snaga motora direktno povezana s njegovom veličinom, veliki i snažni sinhroni motori s histereznim rotorom se ne proizvode zbog njegove visoke cijene. Umjesto toga, stvara se trajni elektromagnet sa snagom kroz prstenove. Dakle, manje pouzdan, ali mnogo jeftiniji.

Brzina rotacije sinhronih i asinhronih motora određuje frekvenciju napona napajanja i broj parova polova. Ova karakteristika je njihov najveći nedostatak. Na kraju krajeva, frekvencija mreže je 50-60 Hz, a bez upotrebe dodatne opreme preko koje će motor morati biti povezan, nemoguće ga je promijeniti. A to uvelike komplicira i povećava troškove instalacije. Iz tog razloga, u kontroliranom električnom pogonu, koristi se drugačiji motor koji omogućava širok raspon kontrole brzine, o čemu će biti riječi kasnije.

Da biste razumjeli kako radi električni motor s kolektorom, potrebno je obratiti se na eksperimente s okvirom koji se nalazi između polova magneta. Ovo je klasično iskustvo za demonstriranje interakcije provodnika sa strujom i magnetnim poljem. Slike ispod jasno pokazuju rezultat ove interakcije.

Ali sila koja rotira okvir zavisi od njegovog položaja u odnosu na polove. Kako rotirate, postepeno se smanjuje. I iz tog razloga se okvir zaustavlja. Da bi se rotacija nastavila, određeni dizajn okvira s magnetima će zahtijevati više okvira. Osim toga, svaki od njih je povezan sa svojim parom kliznih kontakata. Formiraju ih par četkica i par ploča - lamela.

Motor, koji implementira princip rotacije okvira u magnetskom polju, sadrži rotor sa velikim brojem namotaja - okvira. Lamele se sklapaju u specijal strukturni element- kolekcionar. Ako magnetsko polje stvaraju trajni magneti, rotacija je moguća samo uz konstantan napon na četkicama komutatora. Ovo je DC motor (skraćeno DCT).

Brzina rotora ovog motora ovisi samo o naponu na četkama kolektora. Ako umjesto toga permanentni magnet primjenom elektromagneta, dobivate univerzalni motor koji može raditi i na konstantnom i na izmjeničnom naponu. Polaritet statora i rotora će se mijenjati istovremeno, zadržavajući smjer sile koja rotira rotor. Univerzalni motor je isti motor koji se široko koristi u pogonima s promjenjivom brzinom.

Različiti DPT i univerzalni motor mogu se smatrati unipolarnim motorom. Njegov dizajn nema kolektor, ali postoje četke. Pojava moćnih poluvodičkih uređaja omogućila je stvaranje rotora bez prstenova i kolektora. Ali u isto vrijeme, princip rada elektromotora se nije promijenio.