Kas ir elektromotora stators. Elektromotors - elektromotora darbības princips

Elektromotors ir elektriskā ierīce pārveidošanai elektriskā enerģija mehāniskajā. Mūsdienās elektromotorus plaši izmanto rūpniecībā, lai darbinātu dažādas mašīnas un mehānismus. IN mājsaimniecība tie ir uzstādīti veļas mašīna, ledusskapis, sulu spiede, virtuves kombains, ventilatori, elektriskie skuvekļi uc Elektromotori iedarbina ierīces un ar tiem pievienotos mehānismus.

Šajā rakstā es runāšu par izplatītākajiem maiņstrāvas elektromotoru veidiem un darbības principiem, ko plaši izmanto garāžā, mājsaimniecībā vai darbnīcā.

Kā darbojas elektromotors

Dzinējs darbojas, pamatojoties uz efektu atklāja Maikls Faradejs 1821. gadā. Viņš to atklāja, mijiedarbojoties elektriskā strāva vadītājā un magnētā var notikt nepārtraukta rotācija.

Ja vienmērīgā magnētiskajā laukā atrasties iekšā vertikālā pozīcija rāmi un izlaidiet caur to strāvu, tad ap vadītāju radīsies elektromagnētiskais lauks, kas mijiedarbosies ar magnētu poliem. Rāmis tiks atstumts no viena un piesaistīts otram.

Rezultātā rāmis pagriezīsies horizontālā stāvoklī, kurā nebūs trieciena magnētiskais lauks pie diriģenta. Lai rotācija turpinātos, jums ir jāpievieno vēl viens rāmis leņķī vai īstajā brīdī jāmaina strāvas virziens kadrā.

Attēlā tas tiek darīts, izmantojot divus pusgredzenus, kuriem pievienojas akumulatora kontaktplāksnes. Rezultātā pēc pusapgrieziena polaritāte mainās un rotācija turpinās.

Mūsdienu elektromotoros pastāvīgo magnētu vietā magnētiskā lauka radīšanai izmanto induktorus vai elektromagnētus. Ja izjaucat jebkuru motoru, jūs redzēsit stieples tinumus, kas pārklāti ar izolācijas laku. Šie pagriezieni ir elektromagnēts vai, kā tos sauc arī, ierosmes tinums.

Mājās pastāvīgie magnēti tiek izmantoti ar baterijām darbināmās bērnu rotaļlietās.

Citos jaudīgākos motori izmanto tikai elektromagnētus vai tinumus. Rotējošo daļu ar tiem sauc par rotoru, un fiksēto daļu sauc par statoru.

Elektromotoru veidi

Mūsdienās ir diezgan daudz dažādu dizainu un veidu elektromotoru. Tos var sadalīt pēc barošanas avota veida:

1. Maiņstrāva darbojas tieši no elektrotīkla.
2. Līdzstrāva kas darbojas no baterijām, baterijām, barošanas avotiem vai citiem līdzstrāvas avotiem.

Pēc darba principa:

1. Sinhrons, kurā uz rotora ir tinumi un birstes mehānisms tiem elektriskās strāvas padevei.
2. Asinhrons, vienkāršākais un visizplatītākais motora veids. Viņiem uz rotora nav suku un tinumu.

Sinhronais motors griežas sinhroni ar magnētisko lauku, kas to rotē, savukārt asinhronajam motoram rotors griežas lēnāk nekā rotējošais magnētiskais lauks statorā.

Asinhronā elektromotora darbības princips un ierīce

Asinhronā iepakojumā motors, tiek uzlikti statora tinumi (380 voltiem tie būs 3), kas rada rotējošu magnētisko lauku. To gali savienošanai tiek izvadīti uz speciālu spaiļu bloku. Tinumi tiek atdzesēti, pateicoties ventilatoram, kas uzstādīts uz vārpstas motora galā.

Rotors, kas ir neatņemami ar vārpstu, ir izgatavoti no metāla stieņi, kas ir noslēgti viens pret otru no abām pusēm, tāpēc to sauc par īssavienojumu.
Pateicoties šim dizainam, nav nepieciešama bieža periodiska apkope un strāvas padeves suku nomaiņa, ievērojami palielinās uzticamība, izturība un uzticamība.

Parasti, galvenais neveiksmes cēlonis asinhronais motors ir to gultņu nodilums, kuros vārpsta griežas.

Darbības princips. Lai asinhronais motors darbotos, ir nepieciešams, lai rotors grieztos lēnāk nekā statora elektromagnētiskais lauks, kā rezultātā rotorā tiek inducēts EML (rodas elektriskā strāva). Šeit svarīgs nosacījums, ja rotors griezās ar tādu pašu ātrumu kā magnētiskais lauks, tad tajā saskaņā ar likumu elektromagnētiskā indukcija netiks izraisīts EML un līdz ar to nenotiktu rotācija. Bet patiesībā gultņu berzes vai vārpstas slodzes dēļ rotors vienmēr griezīsies lēnāk.

Magnētiskie stabi pastāvīgi griežas motora tinumos, un strāvas virziens rotorā pastāvīgi mainās. Vienā brīdī, piemēram, strāvu virziens statora un rotora tinumos ir shematiski parādīts krustiņu (strāva plūst no mums) un punktu (strāva mums) veidā. Rotējošais magnētiskais lauks ir parādīts kā punktēta līnija.

Piemēram, Kā tas darbojas ripzāģis . Viņai ir lielākais ātrums bez slodzes. Bet, tiklīdz mēs sākam griezt dēli, rotācijas ātrums samazinās un tajā pašā laikā rotors sāk griezties lēnāk attiecībā pret elektromagnētisko lauku un saskaņā ar elektrotehnikas likumiem sāk inducēt vēl lielāku EML vērtību. tajā. Motora patērētā strāva palielinās, un tas sāk darboties pilna jauda. Ja slodze uz vārpstu ir tik liela, ka tā apstājas, var rasties vāveres būra rotora bojājumi, jo tajā tiek izraisīta maksimālā EML vērtība. Tāpēc ir svarīgi izvēlēties piemērotas jaudas dzinēju. Ja ņemsiet vairāk, tad enerģijas izmaksas būs nepamatotas.

Rotora ātrums atkarīgs no stabu skaita. Ar 2 poliem griešanās ātrums būs vienāds ar magnētiskā lauka griešanās ātrumu, kas vienāds ar maksimāli 3000 apgriezieniem sekundē ar tīkla frekvenci 50 Hz. Lai samazinātu ātrumu uz pusi, statora stabu skaits jāpalielina līdz četriem.

Būtisks asinhronā trūkums motori ir tas, ka tie tiek apkalpoti, regulējot vārpstas griešanās ātrumu, tikai mainot elektriskās strāvas frekvenci. Un tāpēc nav iespējams sasniegt nemainīgu vārpstas ātrumu.

Sinhronā maiņstrāvas motora darbības princips un ierīce

Šāda veida elektromotors tiek izmantots ikdienas dzīvē, kur nepieciešams. nemainīgs ātrums griešanās, tās regulēšanas iespēja, kā arī, ja nepieciešams griešanās ātrums, kas lielāks par 3000 apgr./min (tas ir maksimālais asinhronajam).

Sinhronie motori tiek uzstādīti elektroinstrumentos, putekļsūcējos, veļas mašīnās utt.

Sinhronā gadījumā Maiņstrāvas motora tinumi atrodas (3 attēlā), kas arī ir uztīti uz rotora vai armatūras (1). To secinājumi tiek pielodēti pie slīdgredzena jeb kolektora (5) sektoriem, kuri tiek pieslēgti ar grafīta suku palīdzību (4). Turklāt secinājumi ir sakārtoti tā, lai sukas vienmēr piegādā spriegumu tikai vienam pārim.

Lielākā daļa bieži bojājumi kolektoru motori ir:

1. Birstes nodilums vai to slikts kontakts saspiešanas atsperes vājuma dēļ.
2. Kolektora piesārņojums. Notīriet ar spirtu vai nulles smilšpapīru.
3. Gultņu nodilums.

Darbības princips. Griezes moments elektromotorā rodas mijiedarbības rezultātā starp enkura strāvu un magnētisko plūsmu lauka tinumā. Mainoties maiņstrāvas virzienam, mainīsies arī virziens. magnētiskā plūsma vienlaicīgi korpusā un enkurā, lai rotācija vienmēr būtu vienā virzienā.

Definīcija.

Elektrodzinējs- mehānisms vai speciāla iekārta, kas paredzēta elektroenerģijas pārvēršanai mehāniskajā enerģijā, kurā izdalās arī siltums.

Fons.

Jau 1821. gadā slavenais britu zinātnieks Maikls Faradejs demonstrēja transformācijas principu elektromagnētiskais lauks elektriskā enerģija pārvēršas mehāniskajā enerģijā. Instalācija sastāvēja no piekārtas stieples, kas bija iemērc dzīvsudrabā. Magnēts tika uzstādīts kolbas vidū ar dzīvsudrabu. Kad ķēde tika slēgta, vads sāka griezties ap magnētu, demonstrējot to, kas atrodas ap vadu, el. strāva, tiek ģenerēts elektriskais lauks.

Šis dzinēja modelis bieži tika demonstrēts skolās un universitātēs. Šis dzinējs tiek uzskatīts par vienkāršāko veidu visā elektromotoru klasē. Pēc tam viņš saņēma turpinājumu Barlova riteņa formā. Tomēr jaunajai ierīcei bija tikai demonstrācijas raksturs, jo tās radītā jauda bija pārāk maza.

Zinātnieki un izgudrotāji strādāja pie dzinēja, lai to izmantotu ražošanas vajadzībām. Visi no tiem centās nodrošināt, lai dzinēja kodols magnētiskajā laukā pārvietotos rotācijas-translācijas veidā, līdzīgi kā virzulis cilindrā. tvaika dzinējs. Krievu izgudrotājs B.S. Jacobi visu padarīja daudz vienkāršāku. Viņa dzinēja darbības princips bija alternatīva elektromagnētu pievilkšana un atgrūšana. Daļa elektromagnētu tika darbināti ar galvanisko akumulatoru, un strāvas plūsmas virziens tajos nemainījās, savukārt otra daļa tika savienota ar akumulatoru caur slēdzi, kura dēļ strāvas plūsmas virziens mainījās katru apgriezienu. Elektromagnētu polaritāte mainījās, un katrs no kustīgajiem elektromagnētiem tika piesaistīts vai atvairīts ar atbilstošo stacionāro elektromagnētu. Vārpsta kustējās.

Sākotnēji dzinēja jauda bija maza un sastādīja tikai 15 W, pēc modifikācijām Jacobi izdevās jaudu palielināt līdz 550 W. km/h Dzinēju darbināja liels akumulators, kas sastāvēja no 320 galvaniskajiem elementiem. Mūsdienu elektromotoru jauda pārsniedz 55 kW. Jautājumā par elektromotoru iegādi.

Darbības princips.

Elektriskās mašīnas darbības pamatā ir elektromagnētiskās indukcijas (EMI) fenomens. EMR parādība slēpjas faktā, ka ar jebkādām magnētiskās plūsmas izmaiņām, kas iekļūst slēgtā ķēdē, tajā (ķēdē) veidojas indukcijas strāva.

Pats motors sastāv no rotora (kustīgā daļa - magnēts vai spole) un statora (fiksētā daļa - spole). Visbiežāk dzinēja konstrukcija ir divas spoles. Stators ir izklāts ar tinumu, caur kuru faktiski plūst strāva. Strāva rada magnētisko lauku, kas ietekmē otru spoli. Tajā EMP dēļ veidojas arī strāva, kas ģenerē magnētisko lauku, kas iedarbojas uz pirmo spoli. Un tā viss atkārtojas slēgtā ciklā. Rezultātā rotora un statora lauku mijiedarbība rada griezes momentu, kas virza motora rotoru. Tādējādi notiek elektriskās enerģijas pārvēršana mehāniskajā enerģijā, ko var izmantot dažādās ierīcēs, mehānismos un pat automašīnās.

Motora rotācija

Elektromotoru klasifikācija.

Ēšanas ceļā:

Līdzstrāvas motori- tiek darbināti no līdzstrāvas avotiem.
Maiņstrāvas motori- tiek darbināti no maiņstrāvas avotiem.
universālie motori- darbina gan ar līdzstrāvu, gan maiņstrāvu.

Pēc dizaina:

Kolektora motors- elektromotors, kurā kā rotora stāvokļa sensoru un strāvas slēdzi izmanto birstes-kolektora komplektu.

Bezsuku motors- elektromotors, kas sastāv no slēgta sistēma, kurā tiek izmantotas: vadības sistēmas (koordinātu pārveidotājs), jaudas pusvadītāju pārveidotājs (invertors), rotora pozīcijas sensors (RPS).

Darbojas ar pastāvīgiem magnētiem;
Ar paralēlu armatūras un ierosmes tinumu savienojumu;
Ar armatūras un ierosmes tinumu seriālo savienojumu;
Ar jauktu armatūras un ierosmes tinumu savienojumu;

Pēc fāžu skaita:

vienfāze- tiek palaists manuāli vai ir sākuma tinumu vai fāzes maiņas ķēde.
Divfāzu
Trīsfāzu
Daudzfāze

Pēc sinhronizācijas:

Sinhronais motors– Maiņstrāvas elektromotors ar barošanas sprieguma un rotora magnētiskā lauka sinhronu kustību.
Asinhronais motors - maiņstrāvas elektromotors ar atšķirīgu rotora kustības frekvenci un barošanas sprieguma radīto magnētisko lauku.

Ikdienā, komunālajos pasākumos, jebkurā ražošanā elektromotori ir neatņemama sastāvdaļa: sūkņi, gaisa kondicionieri, ventilatori utt.. Tāpēc ir svarīgi zināt izplatītāko elektromotoru veidus.

Elektromotors ir iekārta, kas pārvērš elektrisko enerģiju mehāniskajā enerģijā. Tas rada siltumu, kas ir blakusparādība.

Video: Elektromotoru klasifikācija

Visus elektromotorus var iedalīt divās lielās grupās:

• Līdzstrāvas motori
• Maiņstrāvas motori.

Elektromotorus, ko darbina maiņstrāva, sauc par maiņstrāvas motoriem, kuriem ir divas šķirnes:

• Sinhrons- tie ir tie, kuros rotors un barošanas sprieguma magnētiskais lauks rotē sinhroni.
• Asinhrons. Tie atšķiras ar rotora griešanās frekvenci no frekvences, ko rada magnētiskā lauka barošanas spriegums. Tie ir daudzfāžu, kā arī vienas, divu un trīsfāžu.
• Stepper motori atšķiras ar to, ka tiem ir ierobežots skaits rotoru pozīciju. Rotora fiksētā pozīcija rodas, pateicoties strāvas padevei noteiktam tinumam. Noņemot spriegumu no viena tinuma un pārnesot to uz citu, tiek veikta pāreja uz citu pozīciju.

Līdzstrāvas motori ir tie, kas tiek darbināti ar līdzstrāvu. Atkarībā no tā, vai tiem ir vai nav otu kolektora komplekts, tos iedala:

Arī savācējs, atkarībā no ierosmes veida, ir vairāki veidi:

• Aizrauj pastāvīgie magnēti.
• Ar paralēlu savienojuma un armatūras tinumu savienojumu.
• Ar armatūras un tinumu sērijveida savienojumu.
• Ar to jaukto savienojumu.

Līdzstrāvas motora šķērsgriezums. Kolektors ar otām - pareizi

Kādi elektromotori ir iekļauti grupā "līdzstrāvas motori"

Kā jau minēts, līdzstrāvas motori veido grupu, kurā ietilpst kolektoru un bezsuku motori, kas ir izgatavoti slēgtas sistēmas veidā, ieskaitot rotora stāvokļa sensoru, vadības sistēmu un jaudas pusvadītāju pārveidotāju. Bezsuku elektromotoru darbības princips ir līdzīgs asinhrono motoru darbības principam. Uzstādiet tos sadzīves ierīcēs, piemēram, ventilatoros.

Kas ir kolektora motors

Līdzstrāvas motora garums ir atkarīgs no klases. Piemēram, ja mēs runājam apmēram 400. klases dzinējs, tad tā garums būs 40 mm. Atšķirība starp kolektoru elektromotoriem un bezsuku līdziniekiem ir ražošanas un darbības vienkāršība, tāpēc tā izmaksas būs zemākas. To iezīme ir birstes-kolektora komplekta klātbūtne, ar kuras palīdzību rotora ķēde tiek savienota ar ķēdēm, kas atrodas motora stacionārajā daļā. Tas sastāv no kontaktiem, kas atrodas uz rotora - kolektora un pret to nospiestām sukām, kas atrodas ārpus rotora.

Rotors

Šos elektromotorus izmanto radiovadāmajās rotaļlietās: pieliekot spriegumu šāda dzinēja kontaktiem no līdzstrāvas avota (tā paša akumulatora), vārpsta tiek iedarbināta. Un, lai mainītu tā griešanās virzienu, ir pietiekami mainīt piegādātā barošanas sprieguma polaritāti. Viegls svars un izmēri zemu cenu un iespēja atjaunot suku kolektora mehānismu padara šos elektromotorus par visvairāk izmantotajiem budžeta modeļos, neskatoties uz to, ka tie ir ievērojami zemāki uzticamības ziņā nekā bezsuku, jo nav izslēgta dzirksteļošana, t.i. pārmērīga kustīgo kontaktu uzkaršana un to straujais nodilums, kad nokļūst putekļi, netīrumi vai mitrums.

Parasti kolektora elektromotoram tiek uzlikts marķējums, kas norāda apgriezienu skaitu: jo mazāks tas ir, jo lielāks vārpstas griešanās ātrums. Starp citu, tas ir ļoti gludi regulējams. Bet ir arī šāda veida ātrgaitas dzinēji, kas nav zemāki par bezsuku dzinējiem.

Bezsuku motoru priekšrocības un trūkumi

Atšķirībā no aprakstītajiem, šiem elektromotoriem kustīgā daļa ir stators ar pastāvīgo magnētu (korpusu), un rotors ar trīsfāzu tinumu ir nekustīgs.

Šo līdzstrāvas motoru trūkumi ietver mazāk vienmērīgu vārpstas ātruma regulēšanu, bet tie spēj iegūt maksimālo ātrumu sekundes daļā.

Bezsuku motors ir ievietots slēgtā korpusā, tāpēc tas ir uzticamāks nelabvēlīgos ekspluatācijas apstākļos, t.i. viņš nebaidās no putekļiem un mitruma. Turklāt tā uzticamība ir palielināta, jo nav suku, tāpat kā vārpstas rotācijas ātrums. Tajā pašā laikā motora dizains ir sarežģītāks, tāpēc tas nevar būt lēts. Tās izmaksas, salīdzinot ar kolektoru, ir divas reizes augstākas.

Tādējādi kolektora motors, kas darbojas ar maiņstrāvu un līdzstrāvu, ir daudzpusīgs, uzticams, bet dārgāks. Tas ir gan vieglāks, gan mazāks par tādas pašas jaudas maiņstrāvas motoru.

Tā kā maiņstrāvas motori, kas tiek darbināti ar 50 Hz (komerciāla elektrotīkla padeve), nepieļauj augstas frekvences (virs 3000 apgr./min), nepieciešamības gadījumā tiek izmantots kolektora motors.

Tikmēr tā resurss ir mazāks nekā asinhronajiem maiņstrāvas motoriem, kas ir atkarīgs no gultņu stāvokļa un tinumu izolācijas.

Kā darbojas sinhronais motors

Sinhronās mašīnas bieži izmanto kā ģeneratorus. Tas darbojas sinhroni ar tīkla frekvenci, tātad tas ir ar invertoru un rotora stāvokļa sensoru, tas ir līdzstrāvas kolektora motora elektronisks analogs.

Sinhronā motora uzbūve

Īpašības

Šie dzinēji nav pašpalaišanas mehānismi, bet tiem nepieciešama ārēja ietekme, lai palielinātu ātrumu. Tos izmanto kompresoros, sūkņos, velmēšanas mašīnas un līdzīgas iekārtas darba ātrums kas nepārsniedz piecsimt apgriezienu minūtē, bet ir nepieciešams jaudas palielinājums. Tie ir diezgan lieli, tiem ir "pienācīgs" svars un augsta cena.

Ir vairāki veidi, kā iedarbināt sinhrono motoru:

• Izmantojot ārēju strāvas avotu.
• Sākums ir asinhrons.

Pirmajā gadījumā ar palīgmotora palīdzību, kas var būt līdzstrāvas elektromotors vai trīsfāzu asinhronais motors. Sākotnēji līdzstrāva netiek piegādāta motoram. Tas sāk griezties, sasniedzot tuvu sinhronajam ātrumam. Šajā brīdī tiek pielietota līdzstrāva. Pēc magnētiskā lauka aizvēršanas savienojums ar palīgmotoru tiek pārtraukts.

Otrajā variantā ir nepieciešams uzstādīt papildu īsslēguma tinumu rotora polu daļās, kuru šķērsojot, magnētiskais rotējošais lauks inducē tajā strāvas. Viņi, mijiedarbojoties ar statora lauku, griež rotoru. Kamēr tas sasniedz sinhrono ātrumu. No šī brīža griezes moments un EML samazinās, magnētiskais lauks aizveras, anulējot griezes momentu.

Šie elektromotori ir mazāk jutīgi pret sprieguma svārstībām nekā asinhronie, tiem ir liela pārslodzes jauda, ​​tie uztur nemainīgu ātrumu pie jebkuras vārpstas slodzes.

Vienfāzes elektromotors: ierīce un darbības princips

Pēc palaišanas, izmantojot tikai vienu statora tinumu (fāzi) un nav nepieciešams privāts pārveidotājs, elektromotors, kas darbojas no vienfāzes maiņstrāvas tīkla, ir asinhrons vai vienfāzes.

Vienfāzes elektromotoram ir rotējoša daļa - rotors un stacionārā daļa - stators, kas rada rotora rotācijai nepieciešamo magnētisko lauku.

No diviem tinumiem, kas atrodas statora kodolā viens pret otru 90 grādu leņķī, darba tinums aizņem 2/3 no rievām. Cits tinums, kas veido 1/3 no rievām, tiek saukts par palaišanas (palīg) tinumu.

Rotors ir arī īsslēgts tinums. Tās stieņi, kas izgatavoti no alumīnija vai vara, ir aizvērti galos ar gredzenu, un atstarpe starp tiem ir piepildīta ar alumīnija sakausējumu. Rotoru var izgatavot kā dobu feromagnētisku vai nemagnētisku cilindru.

Vienfāzes elektromotoru, kura jauda var būt no desmitiem vatu līdz desmitiem kilovatu, izmanto sadzīves tehnikā, uzstāda kokapstrādes iekārtās, uz konveijeriem, kompresoros un sūkņos. To priekšrocība ir iespēja tos izmantot telpās, kur nav trīsfāžu tīkla. Pēc konstrukcijas tie daudz neatšķiras no trīsfāzu asinhronajiem elektromotoriem.

Elektromagnētiskās indukcijas fenomens kļuva par visu rašanās un attīstības pamatu elektriskās mašīnas. Šīs parādības atklājējs 19. gadsimta beigās bija angļu zinātnieks un eksperimentētājs Maikls Faradejs. Viņš veica eksperimentus ar pirmajām elektriskām mašīnām. Tagad nav iespējams iedomāties savu dzīvi bez viņiem. Elektromotori ir kļuvuši par vienu no visizplatītākajām elektriskajām mašīnām.

Elektromotora darbībai ir nepieciešams spriegums, kura īpašības nosaka tā konstrukciju. Ar mainīgu spriegumu un strāvu darbojas šādi elektromotori:

darbs pie pastāvīga sprieguma un strāvas:

• kolekcionārs;
• vienpolārs;
• steperis.

Sinhronie un asinhronie motori

Sinhronajiem un asinhronajiem elektromotoriem ir Galvenie noteikumi par savu darbu. Tam nepieciešams magnētiskais lauks, kura maksimālā vērtība pārvietojas telpā. Šādu lauku var izveidot divi vai liels skaits tinumi. Parastās sinhrono un asinhrono elektromotoru konstrukcijas satur divus vai trīs tinumus.

Tie ir novietoti uz masīviem ferimagnētiskiem serdeņiem, kas pastiprina magnētisko lauku. Trīs tinumiem tiek izmantots trīsfāzu spriegums, diviem tinumiem - divfāžu vai viena fāze ar fāzes nobīdes kondensatoru. Bet ar šādu kondensatoru trīsfāžu motorus var savienot arī ar vienfāzes tīklu.

Ja elektromotora rotors rada pastāvīgu magnētisko lauku vai nu no pastāvīgajiem magnētiem, vai no rotorā iebūvēta līdzstrāvas avota, vai no ārējais avots Līdzstrāvas barošana caur gredzeniem ar sukām, šāds motors ir sinhrons. Tajā apgriezienu biežums un strāvas avota sprieguma frekvence ir vienādi. Asinhronajos motoros tiek izmantots nemagnētisks rotors bez izteiktiem poliem, birstes gredzeni, iebūvēti taisngrieži un kombinētās detaļas, kas izgatavotas no dažādi materiāli. Izņēmums ir sinhronās histerēzes motors.

Asinhronā motora rotors darbojas kā transformatora sekundārais tinums, kas ir īssavienots. Bet strāva tā rotorā var rasties tikai ar lēnāku rotāciju salīdzinājumā ar statora magnētisko lauku. Šo ātruma starpību sauc par slīdēšanu. Dizaina vienkāršība un atbilstošā uzticamība padara asinhrono elektromotoru par visplašāk izmantoto.

Kolektoru mašīnas

Tomēr sinhronajiem un asinhronajiem elektromotoriem ir viens nepārvarams trūkums - barošanas sprieguma frekvence. Tas nosaka magnētiskā lauka un vārpstas griešanās ātrumu šajos motoros. Nevienas konstrukcijas izmaiņas tajos noteiktā barošanas sprieguma frekvencē nevar iegūt vārpstas ātrumu, kas ir lielāks par barošanas sprieguma frekvenci. Ja nepieciešams lielāks apgriezienu skaits, tiek izmantoti kolektoru elektromotori.

Šiem dzinējiem ir pastāvīga pārslēgšana kolektoru tinumi. Katrs tinums būtībā ir rāmis ar strāvu, kas, kā zināms no Faradeja eksperimentiem, griežas magnētiskajā laukā. Bet viens kadrs pagriezīsies un apstāsies. Tāpēc ir vairāki rāmji - tinumi, un katrs no tiem atbilst kolektora plākšņu pārim. Strāva tiek piegādāta caur birstēm, kas slīd gar kolektoru.

Šāda elektromotora konstrukcija ļauj strādāt no tiešā vai maiņstrāvas avota, kas nodrošina strāvu gan statorā, gan rotorā. Ar maiņspriegumu strāvas virziens statorā un rotorā mainās vienlaicīgi, un tādējādi tiek saglabāts spēka virziens, kas rotē rotoru. Barošanas sprieguma frekvence nekādā veidā neietekmē rotora ātrumu. Tas ir atkarīgs tikai no sprieguma, kas piegādā elektromotoru. Birstes slīdošais kontakts ar komutatoru ierobežo šo elektromotoru iespējas attiecībā uz kalpošanas laiku un uzklāšanas vietu, jo dzirksteļošana birstēs ātri iznīcina slīdošo kontaktu un ir nepieņemama paaugstinātas sprādzienbīstamības apstākļos.

Unipolāras un soļu iespējas

Tomēr ir līdzstrāvas elektromotoru konstrukcijas, kurās nav kolektora. Tie ir vienpolāri elektromotori.

Šajos elektromotoros rotors ir izgatavots diska formā, kas atrodas starp pastāvīgo magnētu poliem. Sukas, kas atrodas diametrāli pretī, baro disku - rotoru. Lorenca spēka ietekmē disks griežas. Neskatoties uz pievilcīgo dizaina vienkāršību, šādam elektromotoram nav plašas praktiskas pielietošanas, jo tam ir nepieciešamas pārāk lielas strāvas un magnētiskā lauka vērtības. Tomēr ir unikāli laboratorijas izstrādāti unipolāri elektromotori ar šķidrā metāla sukām, kas attīsta ātrumu, kas nav iedomājams citiem motoru dizainiem.

Stepper motors ir vēl viens ar līdzstrāvu darbināms dizains.

Kopumā šis motors ir līdzīgs sinhronajam elektromotoram ar pastāvīgā magnēta rotoru. Atšķirība ir tāda, ka tinumu skaits šeit ir lielāks, un tos kontrolē ar taustiņiem, kas piegādā spriegumu katram tinumam. Rezultātā rotors maina savu pozīciju, pievelkot pievienoto tinumu. Nosaka tinumu skaits minimālais leņķis rotora griešanās, un komutatori - rotora griešanās ātrums. Pakāpju motorā rotors var griezties gandrīz jebkurā vietā, kad ir pievienoti taustiņi elektroniskā shēma vadība.

Apsvērtās elektromotoru konstrukcijas ir pamata. Uz to pamata ir izveidoti daudzi īpaši elektromotoru veidi noteiktu problēmu risināšanai. Bet tas ir pavisam cits stāsts...

Saturs:

Mehāniskā darba veikšana ir galvenais process mūsu materiālajā pasaulē. Šī iemesla dēļ ir kļuvis elektromotoru izskats galvenais notikums cilvēka civilizācijas attīstībā. Tieši šīs ierīces nesa visu slodzi. rūpnieciskā ražošana. Tas galu galā nodrošināja tā saukto zinātnisko un tehnoloģisko revolūciju. Jebkurā elektriskajā dzinējā konstrukcija ir balstīta uz vadu mijiedarbības atklāšanu ar elektrisko strāvu, kas iet caur tiem.

Par to, kādi rezultāti ir sasniegti laikā, kas pagājis kopš šī atklājuma, un tiks pastāstīts mūsu lasītājiem. Atgādiniet, ka ar elektrisko strāvu darbināmu vadu mijiedarbību atklāja Andrē Ampērs 1820. gadā. Pēc šī notikuma tika izveidots dizains, kas varētu uzlabot šo mijiedarbību – solenoīds. Spole ar feromagnētisko serdi, tuvojoties pastāvīgajam magnētam vai citai līdzīgai spolei, iedarbojās uz tiem ar ievērojamu spēku. Tāpēc atlika tikai izdomāt tik konstruktīvu risinājumu, kas maksimāli palielinātu solenoīdu mijiedarbību un sniegtu to nepieciešamo virzienu.

Elektrības pārvēršana mehāniskā darbā

Abi solenoīdi var piesaistīt vai atgrūst. To mijiedarbību nosaka stabi. Vieni un tie paši vārdi atgrūž, atšķirībā no tiem piesaista. Tāpēc nav grūti uzminēt konstruktīvu risinājumu, kas ļauj iegūt vārpstas rotāciju:

• Vārpsta un solenoīds ir apvienoti stingrā struktūrā. Solenoīds ir novietots tā, lai radītās magnētiskā lauka līnijas būtu perpendikulāras vārpstas rotācijas asij. Iegūto motora elementu sauc par rotoru, kā arī par induktors.
• Ap rotoru ir vairāki citi solenoīdi, lai to piesaistītu. Lai virziens būtu skaidri iestatīts un rotācija būtu vienmērīga, tiem jābūt vismaz trim. Iegūto motora elementu sauc par statoru.
• stators vai rotors dažādi dizaini motoriem var būt arī nosaukums enkurs. Elektromotora enkura būtība slēpjas tā līdzībā ar tā kuģa vārda vārdu. Kuģa enkuram ir raksturīga piestiprināta ķēde, kas savieno to ar kuģi. Un elektrodzinēja armatūras struktūra ietver vai nu rotoru, vai statoru, kā arī tam pievienotu elektrisko vadu. To izmanto, lai izveidotu savienojumu ar barošanas avotu. Tas ir, armatūras ar ķēdi vietā tiek iegūts rotors vai stators ar strāvas vadu - tā ir to līdzība un motora elementa nosaukuma izcelsme.
• Stators ir izgatavots no tērauda plāksnēm, kas samazina virpuļstrāvas radītos jaudas zudumus. Rezultāts ir tinumu struktūra ar serdeņiem, kas aptver rotoru. Tie veido cilindrisku caurumu. Tas ietver cilindrisku rotoru ar zināmu atstarpi attiecībā pret statoru. Šis elektromotoru dizains ir visizplatītākais.

Tomēr, lai atrisinātu dažas problēmas, ir jāizmanto citas struktūras. Tas var būt, piemēram, rotora atrašanās vieta ārpus statora vai vārpstas neesamība motora elementu lineārās kustības dēļ viens pret otru.

Vienkāršākais lineārais motors ir elektromagnēts ar izvelkamu serdi. Lai precīzāk kontrolētu lineārā slīdņa kustīgās daļas kustību, tiek izmantots nepieciešamais mijiedarbojošo magnētisko elementu skaits. Elektromagnēti var būt vai nu visi, vai daļa no tiem - tie ir pastāvīgie magnēti.

Kā redzams no aplūkotajiem piemēriem, elektromotora darbības princips izmanto magnētiskos laukus. Tās ir gan līdzstrāvas, gan maiņstrāvas sekas. Bet jebkurā gadījumā elektromotora darbības princips ir elektroenerģijas pārvēršana kustības enerģijā.

Maiņstrāvas barošanas avots

Maiņstrāvas motors ir visplašāk izmantotais. Tas ir saistīts ar mainīgo spriegumu lielākajā daļā elektrisko tīklu. Maiņstrāvas motori ir savienoti ar tiem, izmantojot minimālo skaitu papildu ierīces. Jebkurai ierīcei galvenās īpašības ir uzticamība un izturība. Lai to izdarītu, dizainā ir jābūt vismaz potenciāli neaizsargātiem elementiem. Kontakti ir nozīmīgākie no tiem. Mazāk kontaktu – lielāka uzticamība.

Elektromotora ierīce un darbības princips ar maksimālu uzticamību ir balstīti uz elektromagnētiskās indukcijas fenomenu. Šo parādību izmanto transformatoros. Galvaniski izolētas izveide elektriskās ķēdes Tas ir viņu vissvarīgākais mērķis. Līdzīgi tiek izveidotas galvaniski izolētas statora un rotora ķēdes. Tikai statora tinumi ir baroti. Elektromagnētiskā indukcija, kas rodas rotorā, izraisa magnētisko lauku mijiedarbību. Bet maiņstrāvas motora darbības princips nav tikai indukcija. Papildus tam ir jābūt nosacījumam, kas nodrošina vienvirziena spēka rašanos, bez kura nav iespējama rotācija. Tam nepieciešama elektromagnētiskā lauka telpiskā nobīde.

Šim nolūkam maiņstrāvas motora ierīce nodrošina vienu no šīm iespējām konstruktīvi risinājumi:

• vienfāzes maiņstrāvas sprieguma avota izmantošana ar fāzes nobīdes elementu ar diviem polu pāriem;
• savienojums ar statora tinumu trīsfāzu strāvas avotu ar trim polu pāriem;
• slēdža izmantošana, kas pārslēdz mijiedarbojošos tinumus.

Darbojas ar kustīgu magnētisko lauku

Elektromotors, kura darbības principu nosaka elektromagnētiskā indukcija, darbojas šādi. Tās rotorā nav kontaktu. Mainīgs magnētiskais lauks ar maksimālo kustību ap rotoru izraisa tajā strāvas, kas rada savu elektromagnētisko lauku. Šo strāvu pastāvēšana ir iespējama tikai tad, kad rotors atpaliek no statora elektromagnētiskā lauka kustīgā maksimuma.

Pretējā gadījumā elektromagnētiskā indukcija nedarbosies, kuras nosacījums ir krustojums spēka līnijas un diriģents. Dzinējus, kuros statora un rotora lauka kustības ātrums atšķiras viens no otra, sauc par asinhroniem. Asinhronajam motoram, kura ierīce ir parādīta zemāk, būtībā ir tāda pati statora konstrukcija, bet dažādi varianti rotora veiktspēja.

Visizplatītākais ir vāveres būra rotors un cits tā dizains, ko sauc par "vāveres būru". Pēdējā rotora versijā tiek iegūta efektīvāka indukcija. Tomēr dizains ir arī tehnoloģiski mazāk attīstīts. Bet šajās divās asinhronā motora šķirnēs ir tikai viens trūkums - liela palaišanas strāva.

Lai regulētu palaišanas procesu, bija nepieciešama trešā rotora konstrukcija, ko sauc par "fāzi". Bet, ja tas kaut kur ieradās, tas nozīmē, ka tas kaut kur aizgāja. Fāzes rotoram ir kontakti - gredzeni un otas. Un kontakti galvenā problēma elektrotehnika. Uzvarot efektivitāti, mēs zaudējam izturību un ekspluatācijas izmaksas. Birstēm un gredzeniem nepieciešama apkope un periodiska nomaiņa, kā rezultātā fāzes rotoru izmanto daudz retāk. Jaudīgu pusvadītāju ierīču parādīšanās ļauj pielāgot jebkuru asinhrono motoru šo ierīču komutācijas iespēju robežās. Tāpēc šodien fāzes rotors ir arhaisks dizains.

Bet, ja rotors ir izgatavots no īpaša materiāla, kuram ir kāda atlikušā magnetizācija, statora lauka un rotora rotācijas ātrumi kļūs vienādi. Šāda dzinēja rotorā esošā statora ietekmē tā materiāla īpašību dēļ nevar rasties strāvas, kuru vērtība ir pietiekama kustībai. Bet tas nav nepieciešams. Materiāls spēj pavairot ārējo elektromagnētisko lauku un kļūt par pastāvīgo magnētu. Un šāds magnētiskais rotors sekos statora elektromagnētiskajam laukam. Šādu motoru sauc par sinhrono histerēzi.

Diemžēl histerēzes rotoram ir augstas materiālu izmaksas. Un tā kā dzinēja jauda ir tieši saistīta ar tā izmēru, lieli un jaudīgi sinhronie motori ar histerēzes rotoru netiek ražoti tā augstās cenas dēļ. Tā vietā tiek izveidots pastāvīgs elektromagnēts ar jaudu caur gredzeniem. Tātad mazāk uzticams, bet daudz lētāks.

Sinhrono un asinhrono motoru griešanās ātrums nosaka barošanas sprieguma frekvenci un polu pāru skaitu. Šī funkcija ir viņu lielākais trūkums. Galu galā tīkla frekvence ir 50–60 Hz, un, neizmantojot papildu aprīkojumu, caur kuru būs jāpievieno dzinējs, to nav iespējams mainīt. Un tas ievērojami sarežģī un palielina uzstādīšanas izmaksas. Šī iemesla dēļ kontrolētā elektriskā piedziņā tiek izmantots cits motors, lai nodrošinātu plašu ātruma regulēšanas diapazonu, kas tiks apspriests vēlāk.

Lai saprastu, kā darbojas elektromotors ar kolektoru, jāķeras pie eksperimentiem ar rāmi, kas atrodas starp magnētu poliem. Šī ir klasiska pieredze, lai demonstrētu vadītāja mijiedarbību ar strāvu un magnētisko lauku. Tālāk esošie attēli skaidri parāda šīs mijiedarbības rezultātu.

Bet spēks, kas griež rāmi, ir atkarīgs no tā stāvokļa attiecībā pret poliem. Rotējot, tas pakāpeniski samazinās. Un šī iemesla dēļ rāmis apstājas. Lai rotācija turpinātos, konkrētam rāmja dizainam ar magnētiem būs nepieciešams vairāk rāmju. Turklāt katrs no tiem ir savienots ar savu bīdāmo kontaktu pāri. Tos veido otu pāris un plākšņu pāris - lameles.

Dzinējs, kas realizē rāmja griešanās principu magnētiskajā laukā, satur rotoru ar lielu skaitu tinumu - rāmju. Līstes tiek montētas speciālā strukturālais elements- kolekcionārs. Ja magnētisko lauku ģenerē pastāvīgie magnēti, rotācija iespējama tikai ar pastāvīgu spriegumu uz komutatora sukām. Tas ir līdzstrāvas motors (saīsināti DCT).

Šī dzinēja rotora ātrums ir atkarīgs tikai no sprieguma uz kolektora sukām. Ja tā vietā pastāvīgais magnēts izmantojot elektromagnētu, jūs iegūstat universālu motoru, kas var darboties gan ar pastāvīgu, gan ar mainīgu spriegumu. Statora un rotora polaritāte mainīsies vienlaikus, saglabājot spēka virzienu, kas rotē rotoru. Universālais motors ir tas pats motors, ko plaši izmanto mainīga ātruma piedziņās.

Par vienpolāru motoru var uzskatīt dažādus DPT un universālo motoru. Tās dizainā nav kolektora, bet ir otas. Jaudīgu pusvadītāju ierīču parādīšanās ļāva izveidot rotorus bez gredzeniem un kolektoriem. Bet tajā pašā laikā elektromotora darbības princips nav mainījies.