Elektrik motoru elektrik enerjisini mekanik hareket enerjisine dönüştürür. Tıpkı bir elektrik jeneratörü gibi, bir elektrik motoru, dönen elektrik makinelerine atıfta bulunarak, genellikle bir stator ve bir rotordan oluşur, ancak hareketli parçanın bir doğrusal (genellikle doğrusal hareket (doğrusal motorlar)) gerçekleştirdiği motorlar.
En yaygın elektrik motoru türü üç fazlı sincap kafesli asenkron motor prensibi Şek. Şekil 1'de, bu motorun rotor sargısı, uçları kısa devreli halkalarla bağlanan rotor yarıklarında birbirine paralel yerleştirilmiş masif bakır veya alüminyum çubuklardan oluşan bir sistemdir.
Şekil: 1. Kısa devreli asenkron motorun prensibi.
1 - stator, 2 - rotor, 3 - şaft, 4 - gövde
Alüminyum durumunda, sarımın tamamı (sincap kafesi) genellikle enjeksiyon kalıplama ile oluşturulur. Statorun dönen manyetik alanı rotor sargısında, statorun manyetik alanıyla etkileşimi rotoru dönmeye yönlendiren bir akımı indükler. Bu durumda, rotor hızı her zaman stator manyetik alanından daha düşüktür ve stator manyetik alan dönüş hızı ile olan göreceli farkı (hız senkronizasyonu ile) kayma olarak adlandırılır. Bu değer, motor şaftı üzerindeki yüke bağlıdır ve genellikle tam yükte% 3 ... 5'tir. Kademeli hız kontrolü için, bu prensibe göre değişken sayıda kutuplu bir stator sargısı kullanılabilir, örneğin iki üç ve dört hızlı asenkron motor gerçekleştirilebilir. Sonsuz değişken hız kontrolü için, motor genellikle değişken bir frekans dönüştürücü ile beslenir.
Bir asenkron motorun hızının nominal hızın altındaki ana regülasyonu için sincap kafesli motorlar yerine, rotor sargısının stator ile aynı üç fazlı tasarıma sahip olduğu faz rotorlu motorlar kullanılmıştır. Böyle bir sargı, motor tarafından tüketilen enerjinin bir kısmının ısıya dönüştürüldüğü bir ayar reostası ile motor şaftı üzerinde bulunan kayma halkaları aracılığıyla bağlanır. Bu nedenle düzenleme, motorun verimliliğindeki azalma pahasına gerçekleşir ve şu anda nadiren kullanılmaktadır.
Sincap kafesli asenkron motorlar kompaktlıkları ve yüksek güvenilirlikleri ile içten yanmalı motorlara göre çok daha uzun hizmet ömürleri ile karakterizedir. Aynı güce sahip yanmalı motorlardan genellikle daha küçük ve daha hafiftirler. Birkaç watt'tan birkaç onlarca megawatt'a kadar çok geniş bir nominal güç aralığında üretilebilirler. Düşük güçlü motorlar (birkaç yüz watt'a kadar tek fazlı da olabilir.
Senkron motorlar senkron jeneratörlerle aynı şekilde düzenlenmiştir. Sabit bir şebeke frekansı ile, yükten bağımsız olarak sabit bir hızda dönerler. Asenkron motorlara göre avantajları, şebekeden reaktif enerji tüketmemeleri, ancak bunu şebekeye verebilmeleri ve böylece diğer elektrik alıcıları tarafından reaktif enerji tüketimini karşılamalarıdır. Senkron motorlar sık \u200b\u200bçalıştırma için uygun değildir ve esas olarak nispeten kararlı mekanik yükler altında ve sabit bir hız gerektiğinde kullanılır.
DC motorlar yumuşak hız kontrolü gerektiğinde kullanılır. Bu, armatür akımını ve / veya uyarımı yarı iletken cihazlar (daha önce kontrol reostaları kullanılarak) veya besleme voltajını değiştirerek değiştirerek elde edilir. Şu anda kolay ve verimlilikte önemli bir değişiklik olmaksızın (frekans dönüştürücüler yardımıyla) AC motorların hızının düzgün bir şekilde düzenlenmesi gerçekleştirildiğinden, DC motorlar, yüksek maliyetleri, büyük boyutları ve düzenleme sırasında ortaya çıkan ek kayıplar nedeniyle kullanılmaya başlandı. eskisinden çok daha az sıklıkta.
Step motorlar voltaj darbeleri ile çalıştırılır. Her darbede, motorun rotoru belirli bir açıyla (örneğin, birkaç derece) döner. Bu tür motorlar, genellikle daha hassas konumlandırma gerektiren düşük hızlı mekanizmalarda kullanılır. Örneğin, günde veya hatta yılda bir devir yapan motorlar üretilebilir.
Doğrusal motorlar mekanik dişliler veya diğer cihazlar kullanılarak dönme hareketinin doğrusal harekete dönüştürülmesi mümkün veya kabul edilemez olduğunda doğrusal hareket için kullanılır. Asenkron lineer motorlar en yaygın olarak kullanılır, ancak senkron ve kademeli lineer motorlar ve hatta DC motorlar da vardır.
Elektrik motorlarının içten yanmalı motorlara göre temel avantajları düşünülebilir
- daha küçük boyutlar, daha hafif ağırlık ve daha düşük maliyet,
- çok daha yüksek verimlilik (genellikle% 90.95),
- daha iyi kontrol edilebilirlik (genellikle yüksek verimliliği korurken),
- yüksek güvenilirlik ve uzun hizmet ömrü,
- çalışma sırasında daha az gürültü ve daha az titreşim,
- hızlı ve sorunsuz (gerekirse - sorunsuz) başlangıç,
- çok daha kolay kullanım,
- hiçbir yakıt tüketimi ve sonuç olarak çevreye yanma ürünleri emisyonu yok,
- herhangi bir çalışan makine ve mekanizmaya kolay bağlantı.
Elektrikli motorların kullanımı, taşınabilir ve mobil cihazlara veya araçlara yerleştirilmeleri gerektiğinde sorunlu olabilir. Bu gibi durumlarda güç kaynağı için, hareketin mesafesine ve niteliğine bağlı olarak kullanılabilirler,
- esnek kablolar,
- kontak telleri veya kontak baraları,
- mobil araçlara yerleştirilen güç kaynakları (piller, yakıt hücreleri, motor jeneratörleri vb.).
Çoğu durumda, bu besleme yöntemleri, araçların (özellikle otomobiller) veya diğer mobil makinelerin manevra kabiliyetini veya menzilini, içten yanmalı motorların kullanımının daha akılcı kalacağı ölçüde sınırlar. İlk elektrik motoru elektromanyetik değil, elektrostatikti ve 1748'de Philadelphia şehrinin (Philadelphia, ABD) Benjamin Franklin (1706-1790) yayıncısı ve halk figürü tarafından üretildi. Bu motorun rotoru, elektrostatik deşarjların neden olduğu itici çekim ve itme kuvvetlerinin etki ettiği dişlerde dişli bir diskti, disk dakikada 12 ... 15 devir yaptı ve 100 gümüş para taşıyabilirdi. İlk elektromanyetik motorlar (içinden akımın geçtiği iletkenin çubuk mıknatıs etrafında döndüğü cihazlar (Şekil 2), işi yapıyor - cıva ya da iletken etrafında dönen çubuk mıknatısı akımla karıştırarak, 1821'de Londra Kraliyet Enstitüsünde bir asistan tarafından icat edildi. (Kraliyet Kurumu) Michael Faraday.
Şekil: 2. Michael Faraday'ın elektrik rotasyonunu gösteren deneysel cihazının prensibi.
1 - dönen metal çubuk, 2 - çubuk mıknatıs, 3 - cam veya porselen kap, 4 - cıva, 5 - conta, i - akım
Prensipte tahrikli çalışan bir makineye bağlanabilen ilk (sallanan) motor, 1831'de Albany Boys 'School'da (Albany, ABD) matematik ve doğa bilimleri öğretmeni Joseph Henry tarafından üretildi; Bu motorun prensibi Şekil 2'de gösterilmiştir. 3.
Şekil: 3. Joseph Henry'nin salınımlı elektrik motorunun cihazının prensibi.
1 - kalıcı mıknatıslar, 2 - sallanan elektromıknatıs, 3 - şaft, 4 - cıva kontakları.
Henry'nin motorundan sonra, birkaç farklı prototip pistonlu motor yaratıldı. İlk dönen elektrik motoru, kütüphanede ve Konigsberg Üniversitesi laboratuvarlarında bağımsız olarak elektrik mühendisliği okuyan Pillau limanının (Piilau, Doğu Prusya) müfettişi, inşaat mühendisi Moritz Hermann Jacobi (1801-1874) tarafından 8 Nisan 1834'te gerçek kullanım için yaratıldı. Hem statorun hem de rotorun dört at nalı şeklindeki elektromıknatısdan oluştuğu ve 80 ... 120 rpm yapan sekiz kutuplu bir motor, 6V'luk bir galvanik pil bataryası ile çalıştırılıyordu. Mil üzerindeki gücü yaklaşık 15 W ve verimlilik yaklaşık% 13 idi. Jacobi, motorunu, diğer şeylerin yanı sıra, 1835'te sivil mimarlık profesörü olarak seçildiği Tartu Üniversitesi'nde araştırdı ve geliştirdi.
Moritz German (daha sonra Rusya'da - Boris Semenovich) Jacobi 1801'de Potsdam'da (Potsdam, Almanya) zengin bir ailede doğdu ve evinde iyi bir eğitim aldı; Zaten gençliğinde Almanca, İngilizce ve Fransızca'da eşit derecede akıcıydı ve ayrıca Latince ve Eski Yunanca'yı çok iyi biliyordu. 1828'de Göttingen Üniversitesi'nden (Göttingen Almanya) bir mimar niteliği ile mezun oldu, ardından yol yapımında çalıştı ve 1833'te küçük kardeşi Carl Gustav Jacob Jacobi'nin (1804-1851) matematik profesörü olduğu Königsberg'e taşındı. ... Pillau limanında müfettiş olarak çalışmaya gitti ve elektrik mühendisliği konusunda bilgi edinmek için Königsberg Üniversitesi'ne katıldı. 1834'te söz konusu motoru yaptı ve 1835'te Tartu Üniversitesi'ndeki astronomi profesörü Friedrich Georg Wilhelm Struve'nin (1793-1864) girişimiyle bu üniversitede sivil mimarlık profesörü seçildi. Motoru St.Petersburg'da ilgi uyandırdı ve 1837'de Jacobi, savaş gemileri için bir elektrikli sürücü geliştirmek üzere başkentin Bilimler Akademisine atandı ve 1840'a kadar Tartu Üniversitesi'nde resmi olarak hizmette kaldı. 1838'de Jacobi, Neva'da dönen bir motorla (bir deniz teknesine takılı) dünyanın ilk elektrikli sürücüsünü test etti, ancak daha fazla araştırma, ne yazık ki, sürücüye güç verecek teknik ve ekonomik olarak uygun bir güç kaynağının olmadığını gösterdi.
Jacobi, 1839'da Sorumlu Üye seçildi ve 1842'de Bilimler Akademisi üyesi oldu ve daha sonra esas olarak elektromanyetik telgraf, elektro kaplama ve metrolojinin geliştirilmesiyle uğraştı. Dönemin ünlü Fransız ve Alman fizikçileri Michael Faraday ile defalarca tanıştı.
19. yüzyılın ortalarında, birkaç farklı doğru akım motoru geliştirildi, ancak pratik kullanımları düşük güç ve Jacobi'nin zaten kurduğu gibi, o zamanın güç kaynaklarının yetersiz ekonomik verimliliği - galvanik hücreler ve ilkel elektrik makinesi jeneratörleri tarafından engellendi. Elektrik motorlarının daha geniş kullanımı, ancak 1866'da kendinden tahrikli doğru akım jeneratörlerinin ortaya çıkmasından sonra mümkün oldu.
Çok fazlı bir alternatif akım sisteminin ortaya çıkmasından sonra, Alman şirketi AEG, baş mühendisi Mikhail Dolivo-Dobrovolsky (Alman usulü Michael von Dolivo-Dobrowolsky) tarafından icat edilen asenkron motorları kullanma olasılıklarını araştırmaya başladı ve 8 Mart 1889'da bir sincap kafesli endüksiyon motoru için patent başvurusu yaptı. Bundan sonra, güvenilir ve yüksek verimli AC motorların yaygın kullanımı başladı. Şu anda, yukarıda bahsedilen elektrik motorlarının tümü çok yüksek bir teknik seviyeye ulaşmıştır ve sabit kurulumlarda ve son zamanlarda araçlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Elektrik motoru paha biçilmez bir insan icadıdır. Bu cihaz sayesinde, medeniyetimiz son yüzlerce yılda çok ileriye gitti. Bu o kadar önemlidir ki, bir elektrik motorunun çalışma prensibi okuldan beri çalışılmaktadır. Elektrikli tahrik milinin dairesel dönüşü, diğer tüm hareket türlerine kolayca dönüştürülür. Bu nedenle, işçiliği kolaylaştırmak ve üretim süresini azaltmak için tasarlanmış herhangi bir makine, çeşitli görevleri yerine getirmek için uyarlanabilir. Bir elektrik motorunun çalışma prensibi nedir, nasıl çalışır ve yapısı nedir - tüm bunlar sunulan makalede anlaşılır bir dille anlatılmıştır.
Bir DC motor nasıl çalışır
Elektrikli arabaların büyük çoğunluğu manyetik itme ve çekim ilkesine göre çalışır. Bir mıknatısın kuzey ve güney kutupları arasına bir tel yerleştirir ve içinden bir akım geçirirseniz, dışarı itilecektir. Bu nasıl mümkün olabilir? Gerçek şu ki, iletkenden geçen akım, telin tüm uzunluğu boyunca kendi etrafında dairesel bir manyetik alan oluşturur. Bu alanın yönü, gimbal (vida) kuralı ile belirlenir. İletkenin dairesel alanı ile mıknatısın tek biçimli alanının kutuplar arasındaki etkileşimi ile manyetik alan bir yandan zayıflarken diğer yandan artar. Yani, ortam elastik hale gelir ve ortaya çıkan kuvvet, teli sol el kuralı ile belirlenen yönde 90 derecelik bir açıyla mıknatısın alanından dışarı iter (sağ el kuralı, jeneratörler için kullanılır ve sol el kuralı sadece motorlar için uygundur). Bu kuvvet "amper" olarak adlandırılır ve değeri Amper yasası F \u003d BxIxL ile belirlenir, burada B, alanın manyetik indüksiyonunun değeridir; I, iletkende dolaşan akımdır; L, tel uzunluğudur.
Bu fenomen ilk elektrik motorlarının temel çalışma prensibi olarak kullanılmıştır, aynı prensip günümüzde de kullanılmaktadır. Düşük güçlü DC motorlar, sabit bir manyetik alan oluşturmak için kalıcı mıknatıslar kullanır. Orta ve yüksek güçlü elektrik motorlarında, bir uyarma sargısı veya bir indüktör kullanılarak tek tip bir manyetik alan oluşturulur.
Elektriği kullanarak mekanik hareket oluşturma prensibini daha detaylı ele alalım. Dinamik resim, en basit elektrik motorunu göstermektedir. Düzgün bir manyetik alanda, tel çerçeveyi dikey olarak yerleştirin ve içinden bir akım geçirin. Ne oluyor? Çerçeve yatay konuma gelene kadar bir süre ataletle döner ve hareket eder. Bu nötr konum kör noktadır - alanın iletken üzerindeki akım ile etkisinin sıfır olduğu yerdir. Hareketin devam edebilmesi için en az bir çerçeve daha eklenmeli ve çerçevedeki akımın yönü doğru zamanda değiştirilmelidir. Bu işlem, sayfanın altındaki eğitici videoda açıkça görülebilir.
Modern elektrik motorlarının çalışma prensibi
Modern bir DC motor, bir çerçeve yerine, oluklara yerleştirilmiş birçok iletkeni olan bir armatüre sahiptir ve kalıcı bir at nalı şeklindeki mıknatıs yerine, iki veya daha fazla kutuplu bir uyarma sargısına sahip bir statora sahiptir. Şekil, iki kutuplu bir elektrik motorunun bir kesitini göstermektedir. Operasyonunun prensibi aşağıdaki gibidir. Armatürün üst kısmının tellerinden "bizden" (çarpı işareti ile işaretlenmiş) hareket eden bir akım ve alt kısımda - "bize doğru" (bir nokta ile işaretlenmiş) geçerse, sol el kuralına göre, üst iletkenler stator manyetik alanından sola doğru itilecektir ve alt iletkenler Ankrajın yarısı da aynı prensip ile sağa itilecektir. Bakır tel, armatürün yuvalarına döşendiği için, tüm darbe kuvveti ona iletilecek ve dönecektir. Ayrıca "bizden uzak" akım yönündeki iletken aşağıya dönüp statorun oluşturduğu güney kutbuna karşı durduğunda sol tarafa doğru sıkılarak frenleneceği görülmektedir. Bunun olmasını önlemek için, nötr çizgiyi geçer geçmez teldeki akımın yönünü tersine değiştirmeniz gerekir. Bu, armatür sargısını elektrik motorunun genel devresiyle değiştiren özel bir anahtar olan bir kolektör kullanılarak yapılır.
Böylece armatür sarımı, torku elektrik motoru şaftına aktarır ve bu da örneğin zincir bağlantı ağı için bir makine gibi herhangi bir ekipmanın çalışma mekanizmalarını çalıştırır. Bu durumda AC kullanılmasına rağmen, temel çalışma prensibi bir DC motorunkiyle aynıdır - akım taşıyan iletkeni manyetik alanın dışına itmektir. Yalnızca asenkron bir elektrik motorunun dönen bir manyetik alanı varken, bir DC motorun statik bir alanı vardır.
DC motor konusuna devam edersek, elektrik motorunun çalışma prensibinin, armatür devresindeki doğru akımın tersine çevrilmesine dayandığına ve böylece frenleme olmadığına ve rotorun dönüşünün sabit bir ritimde tutulduğuna dikkat edilmelidir. Heyecan verici stator sargısındaki akımın yönünü değiştirirseniz, sol el kuralı uyarınca rotorun dönüş yönü değişecektir. Kaynaktan güç sağlayan fırça kontaklarının konumlarını armatür sargısına değiştirirsek de aynı şey olur. Ancak "+" "-" ve orada ve orada değiştirirseniz, şaftın dönüş yönü değişmeyecektir. Bu nedenle, prensip olarak, böyle bir motora güç sağlamak için alternatif akım kullanılabilir, çünkü indüktör ve armatürdeki akım aynı anda değişecektir. Uygulamada, bu tür cihazlar nadiren kullanılmaktadır.
Motoru çalıştırmak için elektrik devresine gelince, bunlardan birkaçı var ve bunlar şekilde gösteriliyor. Sargılar paralel bağlandığında, armatür sarımı çok sayıda ince telden yapılır. Böyle bir bağlantıyla, yüksek direnç nedeniyle kollektör tarafından değiştirilen akım çok daha az olacak ve plakalar güçlü bir şekilde kıvılcım ve yanmayacaktır. İndüktörün ve armatürün sargılarının seri bağlantısını yaparsanız, indüktörün sarımı, daha az dönüşle daha büyük çaplı bir telden yapılır, çünkü tüm armatür akımı stator sargısından geçer. Akım değerlerinde ve dönüş sayısında orantılı bir değişikliğe sahip bu tür manipülasyonlarla, mıknatıslama kuvveti sabit kalır ve cihazın kalite özellikleri daha iyi hale gelir.
Günümüzde DC motorlar üretimde çok az kullanılmaktadır. Bu tür elektrikli makinelerin dezavantajlarından biri, fırça-toplayıcı tertibatının hızlı aşınmasıdır. Avantajları iyi başlangıç \u200b\u200bözellikleri, frekansın ve dönüş yönünün kolay ayarlanması, cihazın basitliği ve kontroldür.
Elektrik motoru, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bir cihazdır. Elektrik motorları, günlük yaşamın hemen hemen tüm alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Elektrik motorlarının türlerini düşünmeden önce, kısaca çalışma prensibi üzerinde durmalısınız. Tüm eylemler, elektrik akımının olduğu telin etrafında bir manyetik alan oluştuğunda, Ampere yasasına göre gerçekleşir. Bu tel mıknatısın içinde dönerken, telin her iki tarafı da dönüşümlü olarak kutuplara çekilecektir. Böylece tel halkanın dönüşü gerçekleşecektir. Elektrik motorları, uygulanan akıma bağlı olarak alternatif veya doğrudan olabilen kendi aralarında bölünmüştür.
AC motorlar
Alternatif akımın bir özelliği, yönünün bir saniye içinde belirli sayıda değişmesidir. Tipik olarak 50 hertz alternatif akım kullanılır.
Bağlandığında, akım önce bir yönde akmaya başlar ve ardından yönü tamamen değişir. Böylece, bir itme alan döngünün yanları, dönüşümlü olarak farklı kutuplara çekilir. Yani, aslında düzenli çekimleri ve itilmeleri gerçekleşir. Bu nedenle, yön değiştiğinde, tel döngü kendi ekseni etrafında dönecektir. Bu dairesel hareketler sayesinde enerji elektrikten mekaniğe dönüştürülür.
AC motorlar çeşitli tasarım ve modellerde mevcuttur. Bu, yalnızca endüstride değil, aynı zamanda günlük yaşamda da yaygın olarak kullanılmalarına izin verir.
DC motorlar
İlk icat edilen motorlar doğru akım cihazlarıydı. Alternatif akım şu anda hala bilinmiyordu. Alternatif akımın aksine, doğru akım hareketi her zaman tek yönde gerçekleştirilir. 90 derece döndükten sonra rotorun dönüşü durur. Manyetik alanın yönü, elektrik akımının yönü ile çakışmaktadır.
Bu nedenle, bir DC güç kaynağına bağlı bir metal halka iki parçaya bölünür ve halka anahtar olarak adlandırılır. Dönme başlangıcında akım, anahtarın ilk tarafı boyunca ve teller boyunca akar. Tel döngüden geçen elektrik akımı, içinde manyetik bir alan oluşturur. Döngünün daha fazla dönüşüyle, anahtar da döner. Halka boş alandan geçtikten sonra, anahtarın başka bir kısmına hareket eder. Ayrıca, döngünün dönüşünün devam etmesi nedeniyle alternatif elektrik akımının etkisi meydana gelir.
Tüm DC motorlar, üretim ve nakliye sırasında AC cihazlarla birlikte kullanılır.
Elektrik motorlarının sınıflandırılması
Elektrik motoru özel bir dönüştürücüdür. Elektrik enerjisinin mekanik enerjiye dönüştürüldüğü bir makinedir. Motorun çalışma prensibi dayanmaktadır elektromanyetik indüksiyon... Elektrostatik motorlar da vardır. Özel eklemeler olmadan, motorları hareket halindeki elektriği dönüştürmenin diğer ilkelerinde kullanmak mümkündür. Ancak çok azı elektrik motorunun nasıl çalıştığını ve nasıl çalıştığını bilir.
Cihaz nasıl çalışır
Alternatif akım elektrik motoru, sabit ve hareketli parçalar içerir. İlki şunları içerir:
- stator;
- bobin.
Stator makineler için uygulama bulur senkron ve asenkron tip... İndüktör DC makinelerde kullanılır. Hareketli kısım bir rotor ve bir armatürden oluşur. Birincisi senkron ve asenkron cihazlar için kullanılırken, armatür sabit oranlı ekipmanlar için kullanılır. İndüktörün işlevi düşük güçlü motorlarda yatmaktadır. Kalıcı mıknatıslar burada sıklıkla kullanılır.
Elektrik motorunun nasıl düzenlendiğinden bahsetmişken, belirli bir modelin hangi ekipman sınıfına ait olduğunu belirlemek gerekir. Asenkron bir motorun tasarımında rotor:
- kısa devre;
- faz, yani bir sargı ile.
İkinci tip, başlangıç \u200b\u200bakımını düşürmek gerekirse kullanılır ve 
hızı ayarla asenkron elektrik motoru. Genellikle vinç kurulumlarında yaygın olarak kullanılan vinç elektrik motorlarından bahsediyoruz.
Vinç esnektir ve DC makinelerde kullanılır. Aynı prensipte çalışan bir jeneratör veya motor olabileceği gibi evrensel bir motor da olabilir. Elektrikli aletlerde kullanılır. Aslında, evrensel bir motor, sıralı uyarmanın meydana geldiği aynı sabit oranlı motordur. Fark sadece sargıların hesaplanması... Burada tepki yok. Olur:
- kapasitif;
- endüktif.
Bu nedenle, herhangi bir elektrikli alet, elektronik ünite ondan çıkarılırsa, doğru akımla da çalışabilir. Ancak ağdaki voltaj daha az olacaktır. Bir elektrik motorunun çalışma prensibi, hangi bileşenlerden oluştuğuna ve hangi amaçla tasarlandığına göre belirlenir.
Üç fazlı asenkron motor çalışması
Ağa bağlandığında dönen bir manyetik alan oluşur. Statorda not edilir ve kısa devreli rotor sargısına nüfuz eder. Tümevarıma girer. Bundan sonra, Ampere yasasına göre rotor dönmeye başlar. Bu elemanın hareket frekansı, besleme voltajının frekansına ve çiftlerle temsil edilen manyetik kutupların sayısına bağlıdır.
Rotor hızı ile stator manyetik alanı arasındaki fark kayma olarak ifade edilir. Motor eşzamansız denirçünkü manyetik alanın dönme frekansı rotorun dönme frekansı ile tutarlıdır. Senkron motorun farklı tasarımı vardır. Rotor, kalıcı bir mıknatıs veya bir elektromıknatısla desteklenir. Fırlatma için bir sincap kafesi ve kalıcı mıknatıslar gibi öğeler içerir. Ayrıca elektromıknatıslar da rollerini oynayabilir.
Asenkron bir motorda, stator manyetik alanı rotor ile aynı hıza sahiptir. Açmak için yardımcı tip asenkron elektrik motorları veya sincap kafes sargılı bir rotor kullanılır. Asenkron motorlar tüm teknik alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Bu, özellikle basit tasarımla karakterize edilen üç fazlı motorlar için geçerlidir. Sadece uygun fiyatlı değil, aynı zamanda elektrikli olanlardan daha güvenilirler. Neredeyse hiç bakım gerektirmezler. Onlara atanan asenkron isim, böyle bir motordaki rotorun asenkron dönüşünden kaynaklanmaktadır. Üç fazlı bir ağ yoksa, böyle bir motor tek fazlı bir akım ağına bağlanabilir.
Asenkron bir elektrik motorunun statoru bir paket içerir. 0.5 mm kalınlığında cilalı silisli saclara sahiptir. Sargının döşendiği olukları vardır. Sargının üç fazı, uzayda 120 derece kaydırılmış bir üçgen veya yıldızla birbirine bağlanır.
Oluklarda kayma halkalarının bulunduğu bir elektrik motoru rotorundan bahsediyorsak, burada stator sargısına benzer bir durum not edilir. Bu, bir yıldız tarafından açıldığında veya fazların başlangıç \u200b\u200buçlarının şafta sabitlenmiş üç kayma halkasıyla bağlanması durumunda geçerlidir. Motor çalışırken, hızı kontrol etmek için sarım fazlarına bir reostat bağlanabilir. Başarılı bir çalışmanın ardından, kayma halkaları kısa devre edilir ve bu nedenle rotor sargısı, kısa devre olan bir ürün durumunda olduğu gibi aynı işlevleri yerine getirir.
Modern sınıflandırma
Tork üretimi prensibine göre, elektrik motorları manyetoelektrik ve histerezis olarak ikiye ayrılır. Son grup, rotor aşırı derecede manyetize edildiğinde histerezis nedeniyle torkun burada oluşması bakımından farklılık gösterir. Bu tür motorlar klasik kabul edilmez ve sektörde çok yaygın değildir. En yaygın olanı, tüketilen enerjiye göre iki büyük gruba ayrılan manyetoelektrik modifikasyonlardır. Bunlar AC ve DC motorlardır. Her iki tip elektrik akımını da sağlayabilen çok yönlü modeller de mevcuttur.
Ana Özellikler
Bu cihazlara elektriksel fazsız demek doğru olur. Bunun nedeni, aşamaların burada değiştirilmesidir doğrudan motorda... Bu nedenle, motora sabit ve alternatif akım türleri ile eşit başarı ile güç verilir. Bu grup, faz değiştirme yöntemine ve geri bildirim varlığına göre bölünmüştür. Valf ve kollektördür.
Uyarma tipi ile ilgili olarak, kollektör motorları kendinden uyarmalı modellere, kalıcı mıknatıslardan ve elektromıknatıslardan bağımsız uyarımlı motorlara bölünmüştür. Birinci tip, sırayla, seri, paralel, karışık uyarımlı motorlar olarak sınıflandırılır.
Fırçasız veya valf ürünleri elektrikle çalışır. İçlerinde, faz değiştirme, invertör adı verilen özel bir elektrik ünitesi aracılığıyla gerçekleşir. Bu işlem, rotor konum sensörü harekete geçirildiğinde veya geri bildirim olmadan geri bildirim ile donatılabilir. Böyle bir cihaz, asenkron bir cihazın analogu olarak konumlandırılabilir.
Mevcut birimleri dalgalanma
Böyle bir motor elektriktir ve titreşimli bir elektrik akımıyla çalıştırılır. Tasarım özellikleri DC cihazlarınkilere benzer. Sabit performanslı bir motordan yapıcı farklılıkları, AC düzeltme için lamine uçların varlığındadır. Özel tesisatları olan elektrikli lokomotiflerde kullanılır. Karakteristik bir özellik, bir dengeleme sargısının ve önemli sayıda kutup çiftinin varlığıdır.
AC modifikasyonları
Motor, alternatif akımla çalışan bir cihazdır. Bu birimler asenkron ve senkrondur. Aradaki fark, asenkron makinelerde statorun manyetomotor kuvvetinin rotorun hızında hareket etmesidir. Asenkron ekipmanla, manyetik alanın dönme hızı ile rotor arasında her zaman bir fark vardır.
Senkron elektrik motoru, alternatif akımla çalıştırılır. Buradaki rotor, besleme voltajının manyetik alanının hareketine göre döner. Senkron elektrik motorları, sürekli mıknatıslı alan sargıları ile reaktif modifikasyonlar, histerezis, adım, hibrit reaktif cihaz tipleri ile modifikasyonlara ayrılmıştır.
Sözde reaktif histerezis tipi de ayırt edilir. Step üniteleri olan modeller de üretilmektedir. Burada, belirli sarım bölgelerine enerji verilerek belirli bir rotor konumu sabitlenir. Başka bir konuma geçiş, voltajı bazı sargılardan çıkarıp başka alanlara taşıyarak sağlanır. Elektrik tipi formun valf reaktif modelleri yarı iletken elemanlar vasıtasıyla sargıların güç beslemesi... Asenkron cihaz, dönen manyetik alanın frekansından farklı bir rotor hızına sahiptir. Besleme gerilimi tarafından oluşturulur. Bu tür modeller bugün en yaygın olanıdır.
Evrensel manifold ekipmanı
Böyle bir birim, alternatif ve doğru akımla çalışabilir. 200 W'a kadar güç değerlerinde seri uyarım sargısı ile yapılır. Stator, özel elektrikli çelikten yapılmıştır. Uyarma sargısı, sabit bir voltaj göstergesinde tam ve kısmen değişken bir göstergede gerçekleştirilir. Alternatif elektrik akımı için anma gerilimi 127 ve 220 V, sabit parametre için benzer göstergeler 110 ve 220 V'tur.Elektrikli aletlerde ve ev aletlerinde kullanılırlar.
Bir elektrik motorunun nasıl çalıştığı, belirli bir ekipman türüne ait olup olmadığına bağlıdır. 50 Hz'lik bir endüstriyel ağdan güç kaynağı ile alternatif akımın modifikasyonları, 3000 rpm'den daha yüksek bir dönüş frekansı vermez. Bu nedenle, önemli frekanslar elde etmek için elektrikli tipte bir fırçalı motor kullanılır. Aynı güçteki VAR'lardan daha hafif ve daha küçük boyuttadır.
Bunlarla ilgili olarak, mekanizmanın kinematik parametrelerini kabul edilebilir olanlara dönüştüren özel aktarım mekanizmaları kullanılır. Frekans dönüştürücüleri kullanırken ve yüksek frekanslı bir ağın varlığında, AC motorlar, toplayıcı ürünlerden daha hafif ve daha küçüktür.
Değişken göstergeli asenkron modellerin kaynağı, toplayıcı modellerden çok daha yüksektir. Yatakların durumuna ve sargı yalıtımının özelliklerine göre belirlenir.
Bir rotor konum sensörüne ve bir invertöre sahip olan bir senkron motor, fırçalanmış bir DC motorun elektronik karşılığı olarak kabul edilir. Aslında, stator sargıları seri bağlanmış bir kollektör motorudur. Ev tipi bir güç kaynağıyla kullanım için ideal olarak optimize edilmişlerdir. Böyle bir model, gerilimin polaritesine bakılmaksızın tek yönde döndürülebilir, çünkü sargıların ve rotorun seri bağlantısı manyetik alanlardan kutup değişimini garanti eder. Buna göre sonuç tek yönde kalır.
Manyetik yumuşak malzemenin statoru AC çalışma için uygundur. Mıknatıslanma tersine dönme direnci önemsiz ise bu mümkündür. Girdap akımı kayıplarını azaltmak için stator, yalıtılmış plakalardan yapılmıştır. Dizgi olduğu ortaya çıktı. Özelliği, sargıların endüktif direnci nedeniyle tüketilen akımın sınırlı olmasıdır. Buna göre, motor torkunun maksimum olduğu tahmin edilmektedir ve 3 ila 5 arasında değişmektedir. Genel amaçlı motorların mekanik özelliklerine yaklaşmak için, kesit sargıları kullanılmaktadır. Ayrı sonuçları var.
Bazı bakteri türlerinin hareket etmek için birkaç protein molekülünden oluşan bir elektrik motoru kullanması dikkat çekicidir. Bir elektrik akımının enerjisini, flagellumun dönüşünde protonların hareketi şeklinde dönüştürebilir.
Senkronize ileri-geri hareket modeli, cihazın hareketli kısmı kalıcı mıknatıslarla donatılacak şekilde çalışır. Perdeye sabitlenirler. Sabit elemanlar sayesinde, kalıcı mıknatıslar bir manyetik alanın etkisi altındadır ve çubuğu ileri geri hareket ettirir.
Elektrik motorları, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmek için tasarlanmıştır. İlk prototipleri 19. yüzyılda oluşturuldu ve bugün bu cihazlar, modern insanlığın yaşamına maksimum düzeyde entegre edildi. Kullanımlarının örnekleri, yaşamın herhangi bir alanında bulunabilir: toplu taşıma araçlarından evde kahve öğütücülerine.
Elektrik motoru: kesit görünümü
Enerji dönüştürme prensibi
Herhangi bir tipte bir elektrik motorunun çalışma prensibi, ağa bağlandıktan sonra cihazın içinde oluşan elektromanyetik indüksiyonu kullanmaktır. Bu indüksiyonun nasıl yaratıldığını ve motorun unsurlarını harekete geçirdiğini anlamak için, iletkenlerin elektromanyetik bir alandaki davranışını açıklayan okul fizik dersine dönülmelidir.
Öyleyse, elektrik yüklerinin hareket ettiği bir sargı formundaki bir iletkeni manyetik bir alana batırırsak, kendi ekseni etrafında dönmeye başlayacaktır. Bunun nedeni, yüklerin manyetik alan çizgilerine dik düzlemdeki konumlarını değiştiren mekanik bir kuvvetin etkisi altında olmasıdır. Aynı kuvvetin tüm iletkene etki ettiğini söyleyebiliriz.
Aşağıdaki diyagram enerjili iletken bir çerçeve ve ona dönme hareketi sağlayan iki manyetik kutbu göstermektedir.
Her türden elektrik motorunun işleyişinin altında yatan, manyetik alan ve akım ileten devrenin bir elektromotor kuvvetin yaratılmasıyla etkileşiminin bu düzenliliğidir. Benzer koşullar yaratmak için cihaz tasarımı şunları içerir:
- Rotor (sargı), makinenin göbek ve dönüş yataklarına sabitlenmiş hareketli kısmıdır. İletken bir dönme devresinin rolünü oynar.
- Stator, rotorun elektrik yüklerine etki eden bir manyetik alan oluşturan sabit bir elemandır.
- Stator muhafazası. Rotor yatakları için yuvalı koltuklarla donatılmıştır. Rotor, statorun içine yerleştirilmiştir.
Bir elektrik motorunun tasarımını temsil etmek için, önceki resme göre şematik bir diyagram oluşturabilirsiniz:
Bu cihazı ağda açtıktan sonra, stator üzerinde ortaya çıkan manyetik alanın etkisi altında dönen şafta iletilen rotor dönüşünü veren rotor sargılarından bir akım akmaya başlar. Dönüş hızı, gücü ve diğer performans göstergeleri, belirli bir motorun tasarımına ve elektrik şebekesinin parametrelerine bağlıdır.
Elektrik motorlarının sınıflandırılması
Tüm elektrik motorları, öncelikle içlerinden geçen akım türüne göre kendi aralarında sınıflandırılır. Sırasıyla, bu grupların her biri, teknolojik özelliklere bağlı olarak birkaç türe ayrılmıştır.
DC motorlar
Düşük güçlü DC motorlarda manyetik alan, cihaz gövdesine takılan kalıcı bir mıknatıs tarafından oluşturulur ve armatür sargısı dönen şafta sabitlenir. DPT'nin şematik diyagramı aşağıdaki gibidir:
Çekirdeğin üzerinde bulunan sargı ferromanyetik malzemelerden yapılmıştır ve seri bağlı iki parçadan oluşur. Uçlarında grafit fırçaların bastırıldığı toplayıcı plakalara bağlanırlar. Biri doğru akım kaynağından pozitif potansiyel ile beslenir, diğeri ise negatiftir.
Motora enerji verdikten sonra aşağıdakiler gerçekleşir:
- Alt "artı" fırçadan gelen akım, kolektör plakasına bağlı olduğu temas platformuna verilir.
- Akımın sargı içinden üst "negatif" fırçaya bağlı kolektör plakasına (kesikli kırmızı okla gösterilir) geçişi bir elektromanyetik alan oluşturur.
- Gimbal kuralına göre, güney kutbunun manyetik alanı çapanın sağ üst kısmında, kuzey manyetik kutbu ise sol alt kısımda görünür.
- Aynı potansiyele sahip manyetik alanlar birbirlerinden itilir ve rotoru diyagramda kırmızı okla gösterilen dönme hareketine ayarlar.
- Toplayıcı plakaların düzenlenmesi, atalet dönüşü sırasında sargı boyunca akım akışının yönünde bir değişikliğe yol açar ve çalışma döngüsü tekrar tekrarlanır.
En basit elektrik motoru
Tasarımın bariz basitliği ile, bu tür motorların önemli bir dezavantajı, büyük enerji kayıpları nedeniyle düşük verimlilikleridir. Günümüzde kalıcı mıknatıslı PMT'ler basit ev aletlerinde ve çocuk oyuncaklarında kullanılmaktadır.
Endüstriyel amaçlar için kullanılan yüksek güçlü DC motorların tasarımı, kalıcı mıknatıs kullanımını içermez (çok fazla yer kaplarlar). Bu makineler aşağıdaki yapıyı kullanır:
- sargı, metal bir çubuk olan çok sayıda bölümden oluşur;
- her sargı ayrı ayrı pozitif ve negatif kutba bağlanır;
- toplayıcı cihaz üzerindeki temas pedlerinin sayısı, sargıların sayısına karşılık gelir.
Böylelikle her bir sargının fırçalara ve güç kaynağına sorunsuz bir şekilde bağlanmasıyla güç kayıplarında bir azalma sağlanır. Aşağıdaki resim, böyle bir motorun armatürünün tasarımını göstermektedir:
DC elektrik motorlarının tasarımı, güç kaynağındaki kutupları tersine çevirerek rotorun dönüş yönünü tersine çevirmeyi kolaylaştırır.
Elektrik motorlarının işlevsel özellikleri, akım toplama fırçalarının kaydırılmasını ve birkaç bağlantı şemasını içeren bazı "püf noktalarının" varlığıyla belirlenir.
Toplama fırçası tertibatının mil dönüşüne göre kayması, motor çalıştırıldıktan ve sağlanan yük değiştikten sonra gerçekleşir. Bu, şaftı frenleyerek makinenin verimini azaltan bir etki olan "armatür tepkisini" telafi eder.
DPT'yi bağlamanın üç yolu vardır:
- Paralel uyarma devresi, genellikle bir reostat tarafından kontrol edilen bağımsız bir sargının paralel bağlanmasını sağlar. Bu, dönüş hızının maksimum stabilitesini ve düzgün düzenlenmesini sağlar. Bu nedenle paralel tahrik motorları kaldırma ekipmanlarında, elektrikli araçlarda ve takım tezgahlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
- Sıralı uyarma devresi ayrıca ek bir sargının kullanılmasını sağlar, ancak ana sargı ile seri olarak bağlanır. Bu, gerekirse, örneğin bir trenin başlangıcında motor torkunun keskin bir şekilde artırılmasına izin verir.
- Karma şema, yukarıda açıklanan bağlantı yöntemlerinin her ikisinden de yararlanır.
Bipolar Elektrik Motoru
AC motorlar
Bu motorlar ile daha önce açıklanan modeller arasındaki temel fark, sargılarından akan akımdır. Sinüzoidal bir yasaya göre tanımlar ve yönünü sürekli değiştirir. Buna göre, bu motorlara alternatif işaret jeneratörleri tarafından güç verilir.
Ana tasarım farklılıklarından biri, sarım dönüşlerinin yeri için özel yuvalara sahip manyetik bir devre olan stator cihazıdır.
AC motorlar çalışma prensibine göre senkronize ve asenkron olarak sınıflandırılır. Kısaca bu, ilk rotor hızının statordaki manyetik alanın dönme hızıyla çakıştığı ve ikincisinde olmadığı anlamına gelir.
Senkron motorlar
AC senkron motorların çalışması aynı zamanda cihazın içinde ortaya çıkan alanların etkileşimi prensibine dayanmaktadır, ancak tasarımlarında kalıcı mıknatıslar rotor üzerine sabitlenmiştir ve stator boyunca bir sargı gerçekleştirilir. Çalışma prensibi aşağıdaki diyagramla gösterilmiştir:
Şekilde çerçeve olarak gösterilen, içinden akımın geçtiği sarımın iletkenleri. Rotor şu şekilde döner:
- Zaman içinde belirli bir noktada, kendisine sabit bir mıknatıs takılı rotor serbest dönüş halindedir.
- Pozitif yarım dalganın içinden geçtiği anda sarım üzerinde Sst ve Nst taban tabana zıt kutuplara sahip bir manyetik alan oluşur. Yukarıdaki diyagramın sol tarafında gösterilmektedir.
- Sabit mıknatısın aynı isimdeki kutupları ve stator manyetik alanı birbirini iter ve motoru diyagramın sağ tarafında gösterilen konuma getirir.
Gerçek koşullarda, motorun sabit bir düzgün dönüşünü sağlamak için bir sargı bobini değil, birkaç tane kullanılır. Dönüşümlü olarak kendi içlerinden bir akım geçirirler, böylece dönen bir manyetik alan oluştururlar.
Asenkron motorlar
Ve asenkron bir AC motor için, dönen bir manyetik alan üç (380 V ağ için) stator sargısı tarafından oluşturulur. Güç kaynağına terminal kutusu aracılığıyla bağlanırlar ve motora monte edilmiş bir fan ile soğutulurlar.
Birkaç kapalı metal çubuktan monte edilen rotor, şafta sağlam bir şekilde bağlanır ve onunla bir bütün oluşturur. Çubukların kendi aralarındaki bağlantısı nedeniyle bu tip rotorlara sincap kafes denir. Bu tasarımda iletken fırçaların bulunmaması nedeniyle, motorun bakımı büyük ölçüde basitleştirilir, servis ömrü ve güvenilirlik artar. Bu tip motorların arızalanmasının ana nedeni şaft yataklarının aşınmasıdır.
Bir endüksiyon motorunun çalışma prensibi, elektromanyetik indüksiyon yasasına dayanır - stator sargılarının elektromanyetik alanının dönme frekansı rotorun dönme frekansını aşarsa, içinde bir elektromotor kuvveti indüklenir. Bu önemlidir, çünkü aynı frekansta EMF oluşmaz ve buna göre dönüş gerçekleşmez. Gerçekte, şaft üzerindeki yük ve yatakların sürtünme direnci daima rotoru yavaşlatır ve yeterli çalışma koşulları yaratır.
Bu tip motorların temel dezavantajı, sabit bir şaft hızı elde etmenin imkansızlığıdır. Buradaki nokta, cihazın performansının çeşitli faktörlere bağlı olarak değişmesidir. Örneğin, şaft üzerinde yük olmadan, daire testere maksimum hızda döner. Tahtayı testere bıçağına getirip kesmeye başladığımızda, bıçağın hızı gözle görülür şekilde azalır. Buna göre, rotorun elektromanyetik alana göre dönme hızı da azalır, bu da daha da büyük bir EMF'nin indüksiyonuna yol açar. Bu akım tüketimini artırır ve motorun çalışma gücünü maksimuma çıkarır.
Elektrik motoru nasıl çalışır?
Uygun güce sahip bir motor seçmek önemlidir - çok düşük, hesaplanan maksimum EMF'nin aşılması nedeniyle sincap kafes rotoruna zarar verir ve çok yüksek, mantıksız enerji maliyetlerine yol açar.
Asenkron AC motorlar, üç fazlı bir elektrik şebekesinden çalışmak üzere tasarlanmıştır, ancak tek fazlı bir ağa da bağlanabilirler. Örneğin çamaşır makinelerinde ve ev atölyesi makinelerinde kullanılırlar. Tek fazlı bir motor, üç fazlı bir motora kıyasla yaklaşık% 30 daha düşük güce sahiptir - 5 ila 10 kW.
Basitlikleri ve güvenilirlikleri nedeniyle, asenkron AC motorlar yalnızca üretim ekipmanlarında değil aynı zamanda ev aletlerinde de yaygındır.
Üniversal fırçalanmış motorlar
Birçok elektrikli ev aleti, düşük başlangıç \u200b\u200bakımlarında ve sorunsuz kontrolde yüksek motor devri ve torku gerektirir. Tüm bu gereksinimler evrensel olarak adlandırılan kollektör motorları tarafından karşılanmaktadır. Seri uyarmalı DC motorlara tasarım açısından çok benzerler.
DCM'den temel fark, sargının iki bölümünün bağlı olduğu kutuplara birbirinden yalıtımlı birkaç elektrikli çelik levha ile tamamlanan manyetik sistemdir. Bu tasarım, Foucault akımları ve manyetizasyonun tersine çevrilmesi ile elemanların ısınmasını azaltır.
Fırçalı üniversal motorlarda manyetik alanların yüksek senkronizasyonu, ağır şaft yükleri altında bile yüksek dönüş hızlarını korur. Bu nedenle, düşük güçlü yüksek hızlı ekipmanlarda ve ev aletlerinde kullanılırlar. Ayarlanabilir bir transformatörün devresine bağlandığında, hızı sorunsuz bir şekilde ayarlamak mümkün hale gelir.
Bu tür elektrik motorlarının temel dezavantajı, grafit fırçaların hızla silinmesi nedeniyle düşük motor ömürlerinin olmasıdır.