O que é um estator de motor elétrico. Motor elétrico - o princípio de operação de um motor elétrico

Um motor elétrico é um dispositivo elétrico para converter energia elétrica em mecânico. Hoje, os motores elétricos são amplamente utilizados na indústria para acionar diversas máquinas e mecanismos. DENTRO doméstico eles são instalados em máquina de lavar, geladeira, espremedor, processador de alimentos, ventiladores, barbeadores elétricos, etc. Motores elétricos acionam dispositivos e mecanismos conectados a ele.

Neste artigo, falarei sobre os tipos e princípios de funcionamento mais comuns dos motores elétricos CA, amplamente utilizados na garagem, residência ou oficina.

Como funciona um motor elétrico

O motor funciona com base no efeito descoberto por Michael Faraday em 1821. Ele descobriu que ao interagir corrente elétrica uma rotação contínua pode ocorrer no condutor e no ímã.

Se em um campo magnético uniforme localizar em posição vertical o quadro e passar uma corrente através dele, então um campo eletromagnético surgirá ao redor do condutor, que interagirá com os pólos dos ímãs. O quadro será repelido de um e atraído pelo outro.

Como resultado, o quadro girará para uma posição horizontal, na qual haverá impacto zero campo magnético ao condutor. Para que a rotação continue, você precisa adicionar outro quadro em um ângulo ou alterar a direção da corrente no quadro no momento certo.

Na figura, isso é feito usando dois semi-anéis, aos quais se juntam as placas de contato da bateria. Como resultado, após a conclusão de meia volta, a polaridade muda e a rotação continua.

Em motores elétricos modernos em vez de ímãs permanentes, indutores ou eletroímãs são usados para criar um campo magnético. Se você desmontar qualquer motor, verá bobinas enroladas de fio revestidas com verniz isolante. Essas espiras são um eletroímã ou, como também são chamadas, um enrolamento de excitação.

Em casaímãs permanentes são usados em brinquedos infantis movidos a bateria.

Em outros mais poderosos os motores usam apenas eletroímãs ou enrolamentos. A parte rotativa com eles é chamada de rotor e a parte fixa é chamada de estator.

Tipos de motores elétricos

Hoje, existem alguns motores elétricos de diferentes modelos e tipos. Eles podem ser divididos por tipo de alimentação:

Corrente alternada operando diretamente da rede.
Corrente direta que funcionam com baterias, baterias, fontes de alimentação ou outras fontes DC.

De acordo com o princípio do trabalho:

Síncrono, no qual existem enrolamentos no rotor e um mecanismo de escova para fornecer corrente elétrica a eles.
Assíncrono, o tipo de motor mais simples e comum. Não possuem escovas e enrolamentos no rotor.

Um motor síncrono gira de forma síncrona com o campo magnético que o gira, enquanto para um motor assíncrono, o rotor gira mais lentamente do que o campo magnético girante no estator.

O princípio de operação e o dispositivo de um motor elétrico assíncrono

Em um pacote assíncrono motor, os enrolamentos do estator são colocados (para 380 volts haverá 3 deles), que criam um campo magnético rotativo. Suas extremidades para conexão são trazidas para um bloco de terminais especial. Os enrolamentos são resfriados graças a um ventilador montado no eixo na extremidade do motor.

Rotor, que são integrados ao eixo, é feito de hastes de metal, que são fechados entre si em ambos os lados, razão pela qual é chamado de curto-circuito.
Graças a este design, não há necessidade de manutenção periódica frequente e substituição de escovas de alimentação de corrente, confiabilidade, durabilidade e confiabilidade são muito aumentadas.

Usualmente, principal causa de falha motor assíncrono é o desgaste dos rolamentos em que o eixo gira.

Princípio da Operação. Para que um motor assíncrono funcione, é necessário que o rotor gire mais lentamente que o campo eletromagnético do estator, como resultado do qual um EMF é induzido (ocorre uma corrente elétrica) no rotor. Aqui condição importante, se o rotor girasse na mesma velocidade que o campo magnético, então nele, de acordo com a lei Indução eletromagnética nenhum EMF seria induzido e, portanto, não haveria rotação. Mas, na realidade, devido ao atrito do rolamento ou à carga do eixo, o rotor sempre girará mais devagar.

Os pólos magnéticos estão em constante rotação nos enrolamentos do motor, e a direção da corrente no rotor está mudando constantemente. Em um ponto no tempo, por exemplo, a direção das correntes nos enrolamentos do estator e do rotor é mostrada esquematicamente na forma de cruzes (a corrente flui de nós) e pontos (corrente para nós). O campo magnético rotativo é mostrado como uma linha pontilhada.

Por exemplo, Como funciona uma serra circular . Ela tem a maior velocidade sem carga. Mas assim que começamos a cortar a placa, a velocidade de rotação diminui e ao mesmo tempo o rotor começa a girar mais lentamente em relação ao campo eletromagnético e, de acordo com as leis da engenharia elétrica, um valor de EMF ainda maior começa a ser induzido iniciar. A corrente consumida pelo motor aumenta e ele começa a trabalhar poder total. Se a carga no eixo for tão grande a ponto de parar, podem ocorrer danos ao rotor gaiola de esquilo devido ao valor máximo da EMF induzida nele. É por isso que é importante selecionar um motor de potência adequada. Se você tomar mais, os custos de energia serão injustificados.

Velocidade do rotor depende do número de pólos. Com 2 pólos, a velocidade de rotação será igual à velocidade de rotação do campo magnético, igual a um máximo de 3000 rotações por segundo a uma frequência de rede de 50 Hz. Para reduzir a velocidade pela metade, é necessário aumentar o número de pólos no estator para quatro.

Uma desvantagem significativa do sistema assíncrono motores é que eles são servidos ajustando a velocidade de rotação do eixo apenas alterando a frequência da corrente elétrica. E assim não é possível atingir uma velocidade de eixo constante.

O princípio de operação e o dispositivo de um motor CA síncrono

Este tipo de motor elétrico é usado na vida cotidiana quando necessário. velocidade constante rotação, a possibilidade de seu ajuste, bem como se for necessária uma velocidade de rotação superior a 3000 rpm (este é o máximo para assíncrono).

Os motores síncronos são instalados em ferramentas elétricas, aspiradores de pó, máquinas de lavar, etc.

No caso de uma sincronização Os enrolamentos do motor CA estão localizados (3 na figura), que também são enrolados no rotor ou na armadura (1). Suas conclusões são soldadas aos setores do anel coletor ou coletor (5), que são energizados com a ajuda de escovas de grafite (4). Além disso, as conclusões são dispostas de modo que as escovas sempre forneçam tensão a apenas um par.

Maioria avarias frequentes motores coletores é:

Desgaste da escova ou seu mau contato devido ao enfraquecimento da mola de fixação.
Poluição do coletor. Limpe com álcool ou lixa zero.
Desgaste do rolamento.

Princípio da Operação. O torque no motor elétrico é criado como resultado da interação entre a corrente de armadura e o fluxo magnético no enrolamento de campo. À medida que a direção da corrente alternada muda, a direção também muda. fluxo magnético simultaneamente no casco e na âncora, para que a rotação seja sempre no mesmo sentido.

Definição.

Motor elétrico- um mecanismo ou uma máquina especial projetada para converter energia elétrica em energia mecânica, na qual também é liberado calor.

Fundo.

Já em 1821, o famoso cientista britânico Michael Faraday demonstrou o princípio da transformação campo eletromagnetico energia elétrica em energia mecânica. A instalação consistia em um fio suspenso, que foi mergulhado em mercúrio. O ímã foi instalado no meio do frasco com mercúrio. Quando o circuito foi fechado, o fio começou a girar em torno do ímã, demonstrando o que estava ao redor do fio, el. corrente, um campo elétrico é gerado.

Este modelo do motor foi frequentemente demonstrado em escolas e universidades. Este motor é considerado o tipo mais simples de toda a classe de motores elétricos. Posteriormente, ele recebeu uma continuação na forma de Roda de Barlov. No entanto, o novo dispositivo era apenas de natureza de demonstração, pois a energia que gerava era muito pequena.

Cientistas e inventores trabalharam no motor para usá-lo nas necessidades de produção. Todos eles buscavam garantir que o núcleo do motor se movesse em um campo magnético de maneira rotacional-translacional, à maneira de um pistão em um cilindro. motor a vapor. O inventor russo B.S. Jacobi tornou tudo muito mais fácil. O princípio de funcionamento de seu motor era alternar atração e repulsão de eletroímãs. Alguns dos eletroímãs foram alimentados por uma bateria galvânica, e a direção do fluxo de corrente neles não mudou, enquanto a outra parte foi conectada à bateria por meio de um interruptor, devido ao qual a direção do fluxo de corrente mudou a cada revolução . A polaridade dos eletroímãs mudou, e cada um dos eletroímãs em movimento foi atraído ou repelido pelo eletroímã estacionário correspondente. O eixo estava se movendo.

Inicialmente, a potência do motor era pequena e totalizava apenas 15 W, após melhorias, Jacobi conseguiu aumentar a potência para 550 W. Em 13 de setembro de 1838, um barco equipado com esse motor navegou com 12 passageiros pelo Neva, contra a corrente , enquanto desenvolve uma velocidade de 3 km/h O motor era alimentado por uma grande bateria composta por 320 células galvânicas. A potência dos motores elétricos modernos excede 55 kW. Sobre a questão da compra de motores elétricos.

Princípio de funcionamento.

O funcionamento de uma máquina elétrica é baseado no fenômeno da indução eletromagnética (EMI). O fenômeno da EMR reside no fato de que, com qualquer mudança no fluxo magnético que penetra em um circuito fechado, uma corrente de indução é formada nele (o circuito).

O motor em si consiste em um rotor (parte móvel - ímã ou bobina) e um estator (parte fixa - bobina). Na maioria das vezes, o design do motor é de duas bobinas. O estator é revestido com um enrolamento, através do qual, de fato, flui a corrente. A corrente gera um campo magnético que afeta a outra bobina. Nela, devido ao EMP, também é formada uma corrente, que gera um campo magnético atuando na primeira bobina. E assim tudo se repete em um ciclo fechado. Como resultado, a interação dos campos do rotor e do estator cria um torque que coloca o rotor do motor em movimento. Assim, há uma transformação da energia elétrica em energia mecânica, que pode ser utilizada em diversos dispositivos, mecanismos e até em automóveis.

Rotação do motor

Classificação de motores elétricos.

Por meio da alimentação:

motores DC- são alimentados por fontes de corrente contínua.
motores CA- são alimentados por fontes de corrente alternada.
motores universais- alimentado por corrente contínua e alternada.

Por projeto:

Motor coletor- um motor elétrico no qual um conjunto escova-coletor é usado como sensor de posição do rotor e interruptor de corrente.

Motor sem escova- um motor elétrico composto por Sistema fechado, que utiliza: sistemas de controle (conversor de coordenadas), conversor semicondutor de potência (inversor), sensor de posição do rotor (RPS).

Acionado por ímãs permanentes;
Com conexão paralela da armadura e enrolamentos de excitação;
Com conexão serial dos enrolamentos de armadura e excitação;
Com conexão mista de enrolamentos de armadura e excitação;

Pelo número de fases:

Fase única- são iniciados manualmente ou têm começando a enrolar ou um circuito de mudança de fase.
Bifásico
Trifásico
Polifásico

Por sincronização:

Motor síncrono– Motor elétrico CA com movimento síncrono do campo magnético da tensão de alimentação e do rotor.
Motor assíncrono - um motor elétrico CA com uma frequência de movimento diferente do rotor e do campo magnético gerado pela tensão de alimentação.

No dia a dia das concessionárias, em qualquer produção, os motores elétricos são parte integrante: bombas, condicionadores de ar, ventiladores, etc. Por isso, é importante conhecer os tipos de motores elétricos mais comuns.

Um motor elétrico é uma máquina que converte energia elétrica em energia mecânica. Isso gera calor, que é um efeito colateral.

Vídeo: Classificação de motores elétricos

Todos os motores elétricos podem ser divididos em dois grandes grupos:

motores DC
Motores CA.

Os motores elétricos alimentados por corrente alternada são chamados de motores de corrente alternada, que possuem duas variedades:

Síncrono- estes são aqueles em que o rotor e o campo magnético da tensão de alimentação giram de forma síncrona.
Assíncrono. Eles diferem na frequência de rotação do rotor da frequência criada pela tensão de alimentação do campo magnético. Eles são multifásicos, bem como monofásicos, bifásicos e trifásicos.
Os motores de passo se distinguem pelo fato de terem um número finito de posições do rotor. A posição fixa do rotor ocorre devido ao fornecimento de energia a um determinado enrolamento. Ao remover a tensão de um enrolamento e transferi-la para outro, é feita uma transição para outra posição.

Motores DC são aqueles que são alimentados por corrente contínua. Eles, dependendo de terem ou não um conjunto escova-coletor, são divididos em:

Coletor também, dependendo do tipo de excitação, existem vários tipos:

Excitado por ímãs permanentes.
Com conexão paralela de enrolamentos de conexão e armadura.
Com conexão em série de armadura e enrolamentos.
Com sua conexão mista.

Seção transversal de um motor DC. Coletor com pincéis - direito

Quais motores elétricos estão incluídos no grupo "motores DC"

Como já mencionado, os motores DC compõem um grupo que inclui motores coletores e brushless, que são feitos na forma de um sistema fechado que inclui um sensor de posição do rotor, um sistema de controle e um conversor semicondutor de potência. O princípio de funcionamento dos motores elétricos sem escovas é semelhante ao princípio de funcionamento dos motores assíncronos. Instale-os em eletrodomésticos, como ventiladores.

O que é um motor coletor

O comprimento do motor CC depende da classe. Por exemplo, se nós estamos falando sobre um motor de classe 400, seu comprimento será de 40 mm. A diferença entre os motores elétricos coletores e os sem escova é a facilidade de fabricação e operação, portanto, seu custo será menor. Sua característica é a presença de um conjunto escova-coletor, com a ajuda do qual o circuito do rotor é conectado aos circuitos localizados na parte estacionária do motor. Consiste em contatos localizados no rotor - um coletor e escovas pressionadas contra ele, localizadas fora do rotor.

Rotor

Esses motores elétricos são usados em brinquedos controlados por rádio: aplicando tensão aos contatos desse motor de uma fonte CC (a mesma bateria), o eixo é acionado. E para alterar seu sentido de rotação, basta alterar a polaridade da tensão de alimentação fornecida. Peso leve e dimensões preço baixo e a possibilidade de restaurar o mecanismo coletor de escovas tornam esses motores elétricos os mais utilizados nos modelos de orçamento, apesar de serem significativamente inferiores em confiabilidade ao sem escovas, pois não são excluídos faíscas, ou seja. aquecimento excessivo dos contatos móveis e seu desgaste rápido quando poeira, sujeira ou umidade entram.

Como regra, uma marcação indicando o número de rotações é aplicada ao motor elétrico do coletor: quanto menor, maior a velocidade de rotação do eixo. By the way, é muito suavemente ajustável. Mas também existem motores de alta velocidade desse tipo, não inferiores aos sem escova.

Vantagens e desvantagens dos motores brushless

Diferentemente dos descritos, para esses motores elétricos, a parte móvel é o estator com imã permanente (carcaça), e o rotor com enrolamento trifásico é estacionário.

As desvantagens desses motores CC incluem um ajuste menos suave da velocidade do eixo, mas eles são capazes de ganhar velocidade máxima em uma fração de segundo.

O motor brushless está alojado em uma carcaça fechada, por isso é mais confiável sob condições operacionais adversas, ou seja, ele não tem medo de poeira e umidade. Além disso, sua confiabilidade é aumentada devido à ausência de escovas, assim como a velocidade de rotação do eixo. Ao mesmo tempo, o design do motor é mais complexo, portanto, não pode ser barato. Seu custo em comparação com o coletor é duas vezes maior.

Assim, um motor coletor operando em corrente alternada e contínua é versátil, confiável, porém mais caro. É mais leve e menor do que um motor CA da mesma potência.

Uma vez que os motores CA alimentados por 50 Hz (alimentação comercial) não permitem altas frequências (acima de 3000 rpm), um motor coletor é usado se necessário.

Enquanto isso, seu recurso é inferior ao dos motores CA assíncronos, que depende da condição dos mancais e do isolamento dos enrolamentos.

Como funciona um motor síncrono

Máquinas síncronas são frequentemente usadas como geradores. Funciona de forma síncrona com a frequência da rede, por isso, com um inversor e um sensor de posição do rotor, é um análogo eletrônico de um motor coletor CC.

A estrutura de um motor síncrono

Propriedades

Esses motores não são mecanismos de partida automática, mas requerem influência externa para ganhar velocidade. São utilizados em compressores, bombas, máquinas de rolamento e equipamentos similares velocidade de trabalho que não excede quinhentas rotações por minuto, mas é necessário um aumento na potência. Eles são bastante grandes em tamanho, têm um peso "decente" e um preço alto.

Existem várias maneiras de iniciar um motor síncrono:

Usando uma fonte de corrente externa.
O início é assíncrono.

No primeiro caso, com a ajuda de um motor auxiliar, que pode ser um motor elétrico DC ou um motor de indução trifásico. Inicialmente, a corrente CC não é fornecida ao motor. Ele começa a girar, chegando perto da velocidade síncrona. Neste ponto, a corrente contínua é aplicada. Após o fechamento do campo magnético, a conexão com o motor auxiliar é interrompida.

Na segunda opção, é necessário instalar um enrolamento adicional em curto-circuito nas peças polares do rotor, cruzando o qual o campo magnético rotativo induz correntes nele. Eles, interagindo com o campo do estator, giram o rotor. Até atingir a velocidade síncrona. A partir deste ponto, o torque e a EMF diminuem, o campo magnético se fecha, anulando o torque.

Esses motores elétricos são menos sensíveis que os assíncronos às flutuações de tensão, possuem alta capacidade de sobrecarga e mantêm uma velocidade constante sob qualquer carga no eixo.

Motor elétrico monofásico: dispositivo e princípio de operação

Após a partida, utilizando apenas um enrolamento do estator (fase) e não necessitando de conversor particular, um motor elétrico operando a partir de uma rede de corrente alternada monofásica é assíncrono ou monofásico.

Um motor elétrico monofásico possui uma parte rotativa - o rotor e uma parte estacionária - o estator, que cria o campo magnético necessário para a rotação do rotor.

Dos dois enrolamentos localizados no núcleo do estator entre si em um ângulo de 90 graus, o de trabalho ocupa 2/3 das ranhuras. Outro enrolamento, que responde por 1/3 das ranhuras, é chamado de partida (auxiliar).

O rotor também é um enrolamento em curto-circuito. Suas hastes de alumínio ou cobre são fechadas nas extremidades com um anel e o espaço entre elas é preenchido com liga de alumínio. O rotor pode ser feito na forma de um cilindro ferromagnético ou não magnético oco.

Um motor elétrico monofásico, cuja potência pode ser de dezenas de watts a dezenas de quilowatts, é usado em eletrodomésticos, instalados em máquinas para trabalhar madeira, em transportadores, em compressores e bombas. Sua vantagem é a possibilidade de usá-los em salas onde não há rede trifásica. Por design, eles não diferem muito dos motores elétricos assíncronos trifásicos.

O fenômeno da indução eletromagnética tornou-se a base para o surgimento e desenvolvimento de todas as máquinas elétricas. O descobridor deste fenômeno no final do século 19 foi Michael Faraday, um cientista e experimentador inglês. Ele realizou experimentos com as primeiras máquinas elétricas. Agora é impossível imaginar nossa vida sem eles. Os motores elétricos tornaram-se uma das máquinas elétricas mais comuns.

Para a operação de um motor elétrico, é necessária tensão, cujas propriedades determinam seu design. Os seguintes motores elétricos operam em tensão e corrente alternada:

trabalho em tensão e corrente constantes:

colecionador;
unipolar;
passo.

Motores síncronos e assíncronos

Os motores elétricos síncronos e assíncronos têm termos e Condições Gerais para o seu trabalho. Isso requer um campo magnético, cujo valor máximo se move no espaço. Tal campo pode ser criado por dois ou um grande número enrolamentos. Projetos comuns de motores elétricos síncronos e assíncronos contêm dois ou três enrolamentos.

Eles são colocados em núcleos ferrimagnéticos maciços que amplificam o campo magnético. Para três enrolamentos, a tensão trifásica é usada, para dois enrolamentos - bifásicos ou uma fase com um capacitor de deslocamento de fase. Mas com esse capacitor, os motores trifásicos também podem ser conectados a uma rede monofásica.

Se o rotor de um motor elétrico cria um campo magnético constante, seja de ímãs permanentes, seja de uma fonte de alimentação CC incorporada ao rotor ou de fonte externa Fonte de alimentação CC através de anéis com escovas, tal motor é síncrono. Nele, a frequência das revoluções e a frequência da tensão da fonte de energia são as mesmas. Os motores assíncronos usam um rotor não magnético sem pólos pronunciados, anéis de escova, retificadores embutidos e peças combinadas feitas de vários materiais. Uma exceção é o motor de histerese síncrono.

O rotor de um motor de indução funciona como o enrolamento secundário de um transformador, que está em curto-circuito. Mas a corrente em seu rotor só pode ocorrer com uma rotação mais lenta em comparação com o campo magnético do estator. Essa diferença de velocidade é chamada de escorregamento. A simplicidade do projeto e a confiabilidade correspondente tornam o motor elétrico assíncrono o mais utilizado.

Máquinas coletoras

No entanto, os motores elétricos síncronos e assíncronos têm uma desvantagem intransponível - a frequência da tensão de alimentação. Ele determina a velocidade de rotação do campo magnético e do eixo nesses motores. Nenhuma mudança de projeto neles em uma determinada frequência da tensão de alimentação não pode obter uma velocidade do eixo maior que a frequência da tensão de alimentação. Se for necessário um número maior de revoluções, são usados motores elétricos coletores.

Esses motores têm comutação constante enrolamentos do coletor. Cada enrolamento é essencialmente um quadro com corrente que, como se sabe dos experimentos de Faraday, gira em um campo magnético. Mas um quadro irá girar e parar. Portanto, existem vários quadros - enrolamentos, e cada um deles corresponde a um par de placas no coletor. A corrente é fornecida através de escovas que deslizam ao longo do coletor.

O design de tal motor elétrico permite que você trabalhe a partir de uma fonte de tensão direta ou alternada, que fornece corrente no estator e no rotor. Com uma tensão alternada, a direção da corrente no estator e no rotor muda simultaneamente e, portanto, a direção da força que gira o rotor é preservada. A frequência da tensão de alimentação não afeta de forma alguma a velocidade do rotor. Depende apenas da tensão que alimenta o motor elétrico. O contato deslizante da escova com o comutador limita as possibilidades desses motores elétricos em termos de vida útil e local de aplicação, pois a faísca nas escovas destrói rapidamente o contato deslizante e é inaceitável em condições de maior risco de explosão.

Opções unipolares e escalonadas

No entanto, existem projetos de motores elétricos DC nos quais não há coletor. São motores elétricos unipolares.

Nesses motores elétricos, o rotor é feito na forma de um disco localizado entre os pólos dos ímãs permanentes. Escovas localizadas diametralmente opostas alimentam o disco - o rotor. Sob a influência da força de Lorentz, o disco gira. Apesar da atraente simplicidade do design, tal motor elétrico não tem um amplo uso prático, pois requer valores muito altos de corrente e campo magnético. No entanto, existem desenvolvimentos laboratoriais únicos de motores elétricos unipolares com escovas de metal líquido que desenvolvem velocidades impensáveis para outros projetos de motores.

Um motor de passo é outro projeto alimentado por CC.

Em geral, este motor é semelhante a um motor elétrico síncrono com rotor de ímã permanente. A diferença é que o número de enrolamentos é maior aqui, e eles são controlados por chaves que fornecem tensão para cada enrolamento. Como resultado, o rotor muda de posição, sendo atraído pelo enrolamento conectado. O número de enrolamentos determina ângulo mínimo rotação do rotor e comutadores - a velocidade de rotação do rotor. Em um motor de passo, o rotor pode girar em quase qualquer lugar, pois as chaves são conectadas a circuito eletronico gestão.

Os projetos considerados de motores elétricos são básicos. Com base nisso, muitos tipos especiais de motores elétricos foram criados para resolver certos problemas. Mas essa é uma história completamente diferente...

Contente:

Realizar trabalho mecânico é o principal processo em nosso mundo material. Por esta razão, o aparecimento de motores elétricos tornou-se evento principal no desenvolvimento da civilização humana. Foram esses dispositivos que carregaram toda a carga. produção industrial. Isso garantiu, ao final, a chamada revolução científica e tecnológica. Em qualquer motor elétrico, o projeto é baseado na descoberta da interação dos fios com uma corrente elétrica que passa por eles.

Sobre quais resultados foram alcançados no tempo que se passou desde esta descoberta, e serão contados aos nossos leitores. Lembre-se que a interação de fios alimentados por uma corrente elétrica foi descoberta por André Ampère em 1820. Após este evento, foi criado um projeto que poderia potencializar essa interação - um solenóide. Uma bobina com núcleo ferromagnético, ao se aproximar de um ímã permanente ou outra bobina semelhante, agia sobre eles com força considerável. Portanto, restava apenas encontrar uma solução construtiva que maximizasse a interação dos solenóides e lhe desse direção necessária.

Transformando eletricidade em trabalho mecânico

Os dois solenóides podem atrair ou repelir. Sua interação é determinada pelos pólos. Os mesmos nomes repelem, os diferentes se atraem. Portanto, não é difícil adivinhar uma solução construtiva que permita obter a rotação do eixo:

O eixo e o solenóide são combinados em uma estrutura rígida. O solenóide é posicionado de forma que as linhas de campo magnético geradas sejam perpendiculares ao eixo de rotação do eixo. O elemento do motor resultante é chamado de rotor, bem como um indutor.
Ao redor do rotor existem vários outros solenóides para atraí-lo. Para que a direção seja explicitamente definida e a rotação seja uniforme, deve haver pelo menos três deles. O elemento resultante do motor é chamado de estator.
estator ou rotor designs diferentes motores também podem ter o nome âncora. A essência da âncora do motor elétrico está em sua semelhança com o navio homônimo. A âncora de um navio é caracterizada por uma corrente anexada que a conecta ao navio. E a estrutura da armadura de um motor elétrico inclui um rotor ou um estator, bem como um cabo elétrico conectado a ele. É usado para conectar à fonte de alimentação. Ou seja, em vez de uma armadura com uma corrente, é obtido um rotor ou um estator com um cabo de alimentação - essa é a semelhança e a origem do nome do elemento do motor.
O estator é composto por placas de aço que reduzem a perda de potência causada por correntes parasitas. O resultado é uma estrutura de enrolamentos com núcleos, envolvendo o rotor. Eles formam um buraco cilíndrico. Inclui um rotor cilíndrico com alguma folga em relação ao estator. Este projeto de motores elétricos é o mais comum.

No entanto, para resolver alguns problemas, é necessário utilizar outras estruturas. Isso pode ser, por exemplo, a localização do rotor fora do estator ou a ausência de um eixo devido ao movimento linear dos elementos do motor entre si.

O motor linear mais simples é um eletroímã com núcleo retrátil. Para controlar com mais precisão o movimento da parte móvel do controle deslizante linear, ele usa o número necessário de elementos magnéticos interativos. Os eletroímãs podem ser todos ou parte deles - são ímãs permanentes.

Como pode ser visto nos exemplos considerados, o princípio de funcionamento de um motor elétrico utiliza campos magnéticos. Eles são uma consequência tanto da corrente contínua quanto da corrente alternada. Mas em qualquer caso, o princípio de funcionamento do motor elétrico é a conversão de eletricidade em energia de movimento.

fonte de alimentação CA

O motor CA é o mais utilizado. Isso se deve à tensão alternada na maioria das redes elétricas. Os motores CA são conectados a eles usando um número mínimo de dispositivos adicionais. Para qualquer um dos dispositivos, confiabilidade e durabilidade são as principais qualidades. Para fazer isso, o design deve ter um mínimo de elementos potencialmente vulneráveis. Os contatos são os mais significativos deles. Menos contatos - mais confiabilidade.

O dispositivo e o princípio de operação do motor elétrico com máxima confiabilidade são baseados no fenômeno da indução eletromagnética. Este fenômeno é usado em transformadores. Criação de isolados galvanicamente circuitos elétricos Este é o seu propósito mais importante. Da mesma forma, são criados circuitos de estator e rotor isolados galvanicamente. Somente os enrolamentos do estator são energizados. A indução eletromagnética que surge no rotor leva à interação de campos magnéticos. Mas o princípio de funcionamento de um motor CA não é apenas indução. Além disso, deve haver uma condição que garanta o surgimento de uma força unidirecional, sem a qual a rotação é impossível. Isso requer o deslocamento espacial do campo eletromagnético.

Para este fim, o dispositivo do motor CA fornece uma das seguintes soluções construtivas:

uso de fonte de tensão CA monofásica com elemento desfasador de dois pares de pólos;
conexão a uma fonte de energia trifásica de enrolamentos do estator com três pares de pólos;
o uso de um interruptor que comuta os enrolamentos de interação.

Impulsionado por um campo magnético em movimento

Um motor elétrico, cujo princípio de operação é determinado por indução eletromagnética, funciona da seguinte maneira. Não há contatos em seu rotor. Um campo magnético alternado com um movimento máximo em torno do rotor causa correntes nele que criam seu próprio campo eletromagnético. A existência dessas correntes só é possível quando o rotor está atrasado em relação ao máximo móvel do campo eletromagnético do estator.

Caso contrário, a indução eletromagnética não funcionará, cuja condição é a interseção linhas de força e condutor. Os motores nos quais as velocidades de movimento dos campos do estator e do rotor diferem entre si são chamados de assíncronos. O motor assíncrono, cujo dispositivo é mostrado abaixo, tem basicamente o mesmo design do estator, mas diferentes variantes desempenho do rotor.

Os mais comuns são o rotor de gaiola de esquilo e seu outro design, chamado de "gaiola de esquilo". Na última versão do rotor, obtém-se uma indução mais eficiente. No entanto, o design também é menos avançado tecnologicamente. Mas nessas duas variedades de motor assíncrono, há apenas uma desvantagem - uma grande corrente de partida.

Para regular o processo de partida, foi necessário um terceiro projeto de rotor chamado "fase". Mas se chegou em algum lugar, significa que saiu em algum lugar. O rotor de fase possui contatos - anéis e escovas. E os contatos o problema principal Engenharia elétrica. Ganhando em eficiência, perdemos em durabilidade e custos operacionais. Escovas e anéis requerem manutenção e substituição periódica, o que faz com que o rotor de fase seja usado com muito menos frequência. O advento de dispositivos semicondutores poderosos torna possível ajustar qualquer motor assíncrono dentro das capacidades de comutação desses dispositivos. Portanto, hoje o rotor de fase é um projeto arcaico.

Mas se o rotor for feito de um material especial que tenha alguma magnetização residual, as velocidades do campo do estator e a rotação do rotor se tornarão as mesmas. Sob a influência do estator no rotor de tal motor, devido às propriedades de seu material, não podem ocorrer correntes com valor suficiente para o movimento. Mas isso não é necessário. O material é capaz de multiplicar o campo eletromagnético externo e se tornar um ímã permanente. E tal rotor magnético seguirá o campo eletromagnético do estator. Esse motor é chamado de histerese síncrona.

Infelizmente, o rotor de histerese tem um alto custo de material. E como a potência do motor está diretamente relacionada ao seu tamanho, motores síncronos grandes e potentes com rotor de histerese não são produzidos devido ao seu alto preço. Em vez disso, um eletroímã permanente é feito com energia através dos anéis. Portanto, menos confiável, mas muito mais barato.

A velocidade de rotação dos motores síncronos e assíncronos determina a frequência da tensão de alimentação e o número de pares de pólos. Esse recurso é sua maior desvantagem. Afinal, a frequência da rede é de 50 a 60 Hz e, sem o uso de equipamentos adicionais através dos quais o motor terá que ser conectado, é impossível alterá-lo. E isso complica muito e aumenta o custo de instalação. Por esta razão, em um acionamento elétrico controlado, um motor diferente é usado para permitir uma ampla faixa de controle de velocidade, que será discutida mais adiante.

Para entender como funciona um motor elétrico com coletor, é preciso recorrer a experimentos com uma armação localizada entre os pólos dos ímãs. Esta é uma experiência clássica para demonstrar a interação de um condutor com a corrente e um campo magnético. As imagens abaixo mostram claramente o resultado dessa interação.

Mas a força que gira o quadro depende de sua posição em relação aos pólos. Conforme você gira, ela diminui gradualmente. E por esta razão o quadro pára. Para que a rotação continue, um design de quadro específico com ímãs exigirá mais quadros. Além disso, cada um deles está conectado ao seu próprio par de contatos deslizantes. Eles são formados por um par de escovas e um par de placas - lamelas.

O motor, que implementa o princípio da rotação do quadro em um campo magnético, contém um rotor com um grande número de enrolamentos - quadros. As ripas são montadas em uma elemento estrutural- colecionador. Se o campo magnético for gerado por ímãs permanentes, a rotação só é possível com uma tensão constante nas escovas do comutador. Este é o motor DC (abreviado DCT).

A velocidade do rotor deste motor depende apenas da tensão nas escovas coletoras. Se em vez disso ímã permanente aplicando um eletroímã, você obtém um motor universal que pode operar tanto em tensão constante quanto em tensão alternada. A polaridade do estator e do rotor mudará simultaneamente, mantendo a direção da força que gira o rotor. Um motor universal é o mesmo motor amplamente utilizado em variadores de velocidade.

Uma variedade de DPT e um motor universal pode ser considerado um motor unipolar. Seu design não possui coletor, mas existem pincéis. O advento de poderosos dispositivos semicondutores tornou possível criar rotores sem anéis e coletores. Mas, ao mesmo tempo, o princípio de funcionamento do motor elétrico não mudou.