I dag er det umulig å forestille seg menneskelig sivilisasjon og høyteknologisk samfunn uten strøm. En av hovedenhetene som sikrer driften av elektriske apparater er motoren. Denne maskinen har funnet den bredeste distribusjonen: fra industri (vifter, knusere, kompressorer) til husholdningsbruk (vaskemaskiner, bor osv.). Men hva er driftsprinsippet for en elektrisk motor?
Destination
Prinsippet for driften av den elektriske motoren og dens hovedmål er å overføre den mekaniske energien som er nødvendig for utførelse av teknologiske prosesser til arbeidskroppene. Motoren selv genererer det på grunn av elektrisiteten som forbrukes fra nettverket. I hovedsak er prinsippet for drift av en elektrisk motor å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi. Mengden mekanisk energi som genereres av den i løpet av en tidsenhet kalles kraft.
Visningermotorer
Avhengig av egenskapene til forsyningsnettet, kan to hovedtyper av motorer skilles: på likestrøm og på vekselstrøm. De vanligste DC-maskinene er motorer med serie, uavhengig og blandet eksitasjon. Eksempler på AC-motorer er synkrone og asynkrone maskiner. Til tross for det tilsynelatende mangfoldet, er enheten og prinsippet for drift av en elektrisk motor for ethvert formål basert på samspillet mellom en leder med strøm og et magnetfelt, eller en permanent magnet (ferromagnetisk objekt) med et magnetfelt.
Current loop - en prototype av motoren
Hovedpoenget i en sak som prinsippet om drift av en elektrisk motor kan kalles utseendet til dreiemoment. Dette fenomenet kan vurderes ved å bruke eksempelet på en ramme med en strøm, som består av to ledere og en magnet. Strøm tilføres lederne gjennom kontaktringer, som er festet på aksen til den roterende rammen. I samsvar med den berømte venstrehåndsregelen vil krefter virke på rammen, noe som vil skape et dreiemoment rundt aksen. Den vil rotere mot klokken under påvirkning av denne totale kraften. Det er kjent at dette rotasjonsmomentet er direkte proporsjon alt med magnetisk induksjon (B), strømstyrke (I), rammeareal (S) og avhenger av vinkelen mellom feltlinjene og aksen til sistnevnte. Men under påvirkning av et øyeblikk som endrer seg i retning, vil rammen svinge. Hva kan gjøres for å opprette en permanentveibeskrivelse? Det er to alternativer her:
- endre retningen til den elektriske strømmen i rammen og posisjonen til lederne i forhold til magnetens poler;
- endre retningen på selve feltet, mens rammen roterer i samme retning.
Det første alternativet brukes for likestrømsmotorer. Og det andre er prinsippet til AC-motoren.
Endre retningen til strømmen i forhold til magneten
For å endre bevegelsesretningen til ladede partikler i lederen til rammen med strøm, trenger du en enhet som vil sette denne retningen avhengig av plasseringen av lederne. Denne designen er implementert ved bruk av glidekontakter, som tjener til å levere strøm til sløyfen. Når en ring erstatter to, når rammen roterer en halv omdreining, reverseres strømmens retning, og dreiemomentet beholder den. Det er viktig å merke seg at en ring er satt sammen av to halvdeler, som er isolert fra hverandre.
DC-maskindesign
Eksemplet ovenfor er arbeidsprinsippet til en likestrømsmotor. Den virkelige maskinen har selvfølgelig en mer kompleks design, der dusinvis av rammer brukes til å danne armaturviklingen. Lederne til denne viklingen er plassert i spesielle spor i en sylindrisk ferromagnetisk kjerne. Endene av viklingene er koblet til isolerte ringer som danner en kollektor. Viklingen, kommutatoren og kjernen er et anker som roterer i lagre på selve motorkroppen. Det magnetiske eksitasjonsfeltet skapes av polene til permanente magneter, som er plassert i huset. Viklingen er koblet til strømnettet, og den kan slås på enten uavhengig av ankerkretsen eller i serie. I det første tilfellet vil den elektriske motoren ha uavhengig eksitasjon, i det andre - sekvensiell. Det er også et blandet eksitasjonsdesign når to typer viklingsforbindelser brukes samtidig.
Synkronmaskin
Prinsippet for drift av en synkronmotor er å skape et roterende magnetfelt. Deretter må du plassere i dette feltet lederne som er strømlinjeformet med en konstant strøm i retningen. Prinsippet for drift av en synkronmotor, som har blitt svært utbredt i industrien, er basert på eksemplet ovenfor med en sløyfe med strøm. Rotasjonsfeltet skapt av magneten dannes ved hjelp av et system av viklinger som er koblet til strømnettet. Trefaseviklinger brukes vanligvis, men prinsippet om drift av en enfaset vekselstrømsmotor vil ikke skille seg fra en trefaset, bortsett fra kanskje i antall faser i seg selv, noe som ikke er viktig når man vurderer designfunksjoner. Viklingene er plassert i statorsporene med noe forskyvning rundt omkretsen. Dette gjøres for å skape et roterende magnetfelt i det dannede luftgapet.
Synchronism
Et veldig viktig poeng er den synkrone driften av den elektriske motorenkonstruksjonen ovenfor. Når magnetfeltet samhandler med strømmen i rotorviklingen, dannes selve prosessen med motorrotasjon, som vil være synkron med hensyn til rotasjonen av magnetfeltet som dannes på statoren. Synkronismen vil opprettholdes til maksim alt dreiemoment er nådd, som er forårsaket av motstand. Hvis belastningen øker, kan maskinen gå ut av synkronisering.
Induksjonsmotor
Prinsippet for drift av en asynkron elektrisk motor er tilstedeværelsen av et roterende magnetfelt og lukkede rammer (konturer) på rotoren - den roterende delen. Magnetfeltet dannes på samme måte som i en synkronmotor - ved hjelp av viklinger plassert i sporene på statoren, som er koblet til et vekselspenningsnettverk. Rotorviklingene består av et dusin lukket sløyfe-rammer og har vanligvis to typer utførelse: fase og kortsluttet. Prinsippet for drift av AC-motoren i begge versjoner er det samme, bare designen endres. I tilfellet med en ekorn-burrotor (også kjent som et ekornbur), helles viklingen med smeltet aluminium inn i sporene. Ved fremstilling av faseviklingen bringes endene av hver fase ut ved hjelp av glidende kontaktringer, da dette vil tillate ytterligere motstander å inkluderes i kretsen, som er nødvendige for å kontrollere motorhastigheten.
Traksjonsmaskin
Prinsippet for drift av trekkmotoren er likt det for en DC-motor. Fra forsyningsnettet tilføres strøm til en step-up transformator. Lengretrefaset vekselstrøm overføres til spesielle trekkraftstasjoner. Det er en likeretter. Den konverterer AC til DC. I henhold til ordningen utføres den med en av polaritetene til kontaktledningene, den andre - direkte til skinnene. Det må huskes at mange trekkmekanismer opererer med en frekvens som er forskjellig fra den etablerte industrielle (50 Hz). Derfor brukes en frekvensomformer for en elektrisk motor, hvis driftsprinsipp er å konvertere frekvenser og kontrollere denne karakteristikken.
Ved den hevede strømavtakeren tilføres spenning til kamrene hvor startreostater og kontaktorer er plassert. Ved hjelp av kontrollere kobles reostatene til trekkmotorer, som er plassert på boggienes aksler. Fra dem flyter strømmen gjennom dekkene til skinnene, og går deretter tilbake til traction-transformatorstasjonen, og fullfører dermed den elektriske kretsen.
