Elmotoren er installeret på noget. Typer af elektriske motorer: design, funktionsprincip

Elektrisk motor omdanner elektricitet til energi mekanisk bevægelse. Samme som elektrisk generator en elektrisk motor består normalt af en stator og en rotor, hvilket refererer til roterende elektriske maskiner, men der produceres motorer, hvor den bevægelige del udfører en lineær (normalt retlinet bevægelse(lineære motorer).

Den mest almindelige type elektrisk motor er trefaset egern-bur asynkron motor hvis designprincip er vist i fig. 1 er denne motors rotorvikling et system af massive kobber- eller aluminiumstænger placeret parallelt med hinanden i rotorens riller, hvis ender er forbundet med hinanden ved kortsluttede ringe.

Ris. 1. Princippet for design af en egern-bur asynkron motor.
1 - stator, 2 - rotor, 3 - aksel, 4 - hus

Når der anvendes aluminium, dannes hele viklingen (egernburet) normalt ved sprøjtestøbning. Statorens roterende magnetfelt inducerer en strøm i rotorviklingen, hvis vekselvirkning med statorens magnetfelt får rotoren til at rotere. Rotorens rotationshastighed er altid mindre end magnetisk felt stator og dens relative forskel med rotationshastigheden af ​​statorens magnetfelt (med synkron hastighed) kaldes slip. Denne værdi afhænger af belastningen på motorakslen og er normalt 3...5 % ved fuld belastning. Til trinvis hastighedsstyring kan der anvendes en statorvikling med et omskifteligt antal poler, for eksempel kan to tre- og firetrins asynkrone motorer fremstilles ved hjælp af dette princip. For jævn hastighedskontrol drives motoren normalt gennem en justerbar frekvensomformer.

Til hovedstyringen af ​​hastigheden af ​​en asynkronmotor under den nominelle, blev tidligere i stedet for egern-burmotorer brugt motorer med en viklet rotor, hvor rotorviklingen har samme trefasede design som statorviklingen. En sådan vikling er forbundet gennem slæberinge placeret på motorakslen med en justeringsreostat, hvor en del af den energi, der forbruges af motoren, omdannes til varme. Regulering sker derfor på bekostning af at reducere motorens effektivitet og anvendes i øjeblikket sjældent.

Asynkrone egern-bure motorer kendetegnet ved deres kompakthed og høje pålidelighed, samt en meget længere levetid end motorer intern forbrænding. De er normalt mindre i størrelse og lettere i vægt end forbrændingsmotorer med samme effekt. De kan fremstilles i en meget bred vifte af nominelle ydelser fra flere watt til flere tiere megawatt. Laveffektmotorer (op til flere hundrede watt kan være enfasede.

Synkrone motorer er designet på samme måde som synkrongeneratorer. Ved en konstant netværksfrekvens roterer de med en konstant hastighed uanset belastningen. Deres fordel i forhold til asynkronmotorer er, at de ikke forbruger reaktiv energi fra netværket, men kan levere den til netværket og derved dække forbruget af reaktiv energi fra andre elektriske modtagere. Synkronmotorer er ikke egnede til hyppige starter og bruges hovedsageligt til relativt stabile mekaniske belastninger og når der kræves en konstant omdrejningshastighed.

DC motorer bruges, når jævn hastighedskontrol er nødvendig. Dette opnås ved at ændre ankeret og/eller magnetiseringsstrømmen ved hjælp af halvlederenheder (tidligere ved hjælp af styrereostater) eller ved at ændre forsyningsspændingen. Da det i dag er nemt og uden en væsentlig ændring i effektivitet (ved hjælp af frekvensomformere) at regulere hastigheden på AC-motorer, DC-motorer, på grund af deres højere omkostninger, store størrelser og yderligere tab, der opstod under regulering, begyndte at blive brugt meget sjældnere end før.
Stepmotorer drives af spændingsimpulser. Med hver impuls roterer motorrotoren gennem en bestemt vinkel (for eksempel flere grader). Sådanne motorer bruges i lavhastighedsmekanismer, der normalt kræver præcis positionering. For eksempel kan der fremstilles motorer, der laver en omdrejning om dagen eller endda om året.

Lineære motorer bruges til lineær bevægelse, når roterende bevægelse konverteres til lineær bevægelse ved hjælp af mekaniske gear eller andre enheder, er umuligt eller uacceptabelt. De mest almindeligt anvendte er induktionslineære motorer, men der er også synkrone og stepper lineære motorer og endda jævnstrømsmotorer.

De vigtigste fordele ved elektriske motorer i forhold til forbrændingsmotorer kan overvejes
- mindre dimensioner, lettere vægt og lavere omkostninger,
- meget højere effektivitet (normalt 90..95%),
- bedre justerbarhed (normalt opretholder høj effektivitet),
- høj pålidelighed og lang levetid,
- mindre støj og vibrationer under drift,
- hurtig og problemfri (om nødvendigt - jævn) opstart,
- meget enklere betjening,
- intet brændstofforbrug og som følge heraf ingen emissioner af forbrændingsprodukter til miljøet
- nem tilslutning til alle fungerende maskiner og mekanismer.
Brugen af ​​elektriske motorer kan være problematisk, når de skal placeres på bærbare og mobile enheder eller på køretøjerÅh. Til strømforsyning i sådanne tilfælde kan de bruges, afhængigt af rækkevidden og arten af ​​bevægelse,
- fleksible kabler,
- kontaktledninger eller kontaktstænger,
- strømkilder placeret på mobile køretøjer (batterier, brændselsceller, motorgeneratorer osv.).

I mange tilfælde begrænser disse kraftmetoder manøvredygtigheden eller rækkevidden af ​​køretøjer (især biler) eller andre mobile maskiner i en sådan grad, at brugen af ​​forbrændingsmotorer forbliver mere rationel. Den første elektriske motor var ikke elektromagnetisk, men elektrostatisk, og den blev lavet i 1748 af forlaget og offentlig person by Philadelphia (Philadelphia, USA) Benjamin Franklin (1706-1790). Rotoren i denne motor var en tandskive, hvis tænder var udsat for impulskræfter af tiltrækning og frastødning forårsaget af elektrostatiske udladninger, skiven lavede 12...15 omdrejninger i minuttet og kunne bære op til 100 sølvmønter. De første elektromagnetiske motorer (anordninger, hvori enten en leder, hvorigennem strømmen flød, roterede rundt om en stangmagnet (fig. 2), mens de udførte arbejde - blanding af kviksølv, eller en stangmagnet, der roterede rundt om en leder med strøm, blev opfundet i 1821 af en assistent ved Royal Institution of London (Royal Institution) Michael Faraday.

Ris. 2. Princippet for konstruktion af Michael Faradays eksperimentelle anordning til demonstration af elektrisk rotation.
1 - roterende metalstang, 2 - stangmagnet, 3 - glas- eller porcelænsbeholder, 4 - kviksølv, 5 - tætning, i - strøm

Den første (oscillerende) motor, som i princippet kunne tilsluttes en drevet arbejdsmaskine, blev lavet i 1831 af Joseph Henry (1797-1878), en matematik- og naturhistorielærer ved Albany Boys School (Albany, USA) ; Designprincippet for denne motor er vist i fig. 3.

Ris. 3. Designprincippet for Joseph Henrys oscillerende elektriske motor.
1 - permanente magneter, 2 - svingende elektromagnet, 3 - aksel, 4 - kviksølvkontakter.

Efter Henry-motoren blev der skabt flere forskellige eksperimentelle frem- og tilbagegående elektriske motorer. Den første roterende elektriske motor blev skabt med henblik på reel anvendelse den 8. april 1834 af inspektøren for havnen i Pillau rPiilau, Østpreussen), civilingeniør Moritz Hermann Jacobi (Moritz Hermann Jacobi. 1801-1874), som selvstændigt studerede elektroteknik i biblioteket og laboratorierne på universitetet i Königsberg. En otte-polet motor, hvor både statoren og rotoren bestod af fire hesteskoformede elektromagneter og som lavede 80 ... 120 omdrejninger i minuttet, fik strøm fra et batteri af galvaniske celler med en spænding på 6V. Dens akseleffekt var ca. 15 W, og dens effektivitet var ca. 13%. Jacobi forskede i og forbedrede blandt andet sin motor ved universitetet i Tartu, hvor han i 1835 blev valgt til professor i civil arkitektur.

Moritz Hermann (senere, i Rusland - Boris Semenovich) Jacobi blev født i 1801 i Potsdam (Potsdam, Tyskland) i en velhavende familie og fik en god uddannelse derhjemme; allerede i sin ungdom var han lige så flydende i tysk, engelsk og franske sprog og kunne også latin og oldgræsk meget godt. I 1828 dimitterede han fra universitetet i Göttingen (Gottingen Tyskland) med en uddannelse som arkitekt, arbejdede derefter med vejbyggeri, og i 1833 flyttede han til Königsberg, hvor han lillebror Carl Gustav Jacob Jacobi (1804-1851) var professor i matematik. Han begyndte at arbejde som inspektør ved havnen i Pillau og gik på universitetet i Königsberg for at erhverve viden inden for elektroteknik. I 1834 byggede han den ovennævnte motor, og i 1835 blev han på initiativ af Friedrich Georg Wilhelm Struve, professor i astronomi ved universitetet i Tartu (1793-1864), valgt til professor i civil arkitektur ved dette universitet. Hans motor vakte interesse i St. Petersborg, og i 1837 blev Jacobi udstationeret til hovedstadens Videnskabsakademi for at udvikle elektriske drev til krigsskibe, og forblev officielt i Tartu Universitets tjeneste indtil 1840. I 1838 testede Jacobi verdens første elektriske drev med en roterende motor (installeret på en havbåd) på Neva, men yderligere forskning viste, at der desværre ikke var nogen teknisk og økonomisk egnet energikilde til at drive drevet.

I 1839 blev Jacobi valgt til et tilsvarende medlem, og i 1842 - medlem af Videnskabernes Akademi og var efterfølgende hovedsageligt involveret i udviklingen af ​​elektromagnetiske telegrafer, galvanisering og metrologi. Han mødtes gentagne gange med Michael Faraday, berømte franske og tyske fysikere på den tid.

I midten af ​​det 19. århundrede blev der udviklet flere varianter af DC-motorer, men deres praktiske anvendelse blev hæmmet af lav effekt og, som Jacobi allerede havde fastslået, utilstrækkelig økonomisk effektivitet datidens strømkilder - galvaniske celler og primitive elektriske maskingeneratorer. Bredere brug af elektriske motorer blev først mulig i 1866 efter fremkomsten af ​​selvophidsede DC-generatorer.

Efter fremkomsten af ​​det flerfasede AC-system begyndte det tyske firma AEG at udforske mulighederne for at bruge asynkrone motorer, opfundet af dets chefingeniør Mikhail Dolivo-Dobrowolsky (på tysk, Michael von Dolivo-Dobrowolsky) og indsendte den 8. marts 1889 en ansøgning om patentering af en asynkronmotor med egernbur. Efter dette begyndte pålidelige og højeffektive AC-motorer at blive brugt i vid udstrækning. I øjeblikket har alle de ovennævnte elmotorer nået et meget højt teknisk niveau og er det bredeste anvendelse i stationære installationer og i på det seneste i stigende grad i køretøjer.

Den elektriske motor er en af ​​menneskehedens nøgleopfindelser. Det er takket være elektriske motorer, at det lykkedes os at opnå en så høj udvikling af vores civilisation. De grundlæggende principper for driften af ​​denne enhed studeres i skolen. En moderne elmotor kan udføre mange forskellige opgaver. Dens drift er baseret på transmission af rotation af den elektriske drivaksel til andre typer bevægelse. I denne artikel vil vi se nærmere på, hvordan denne enhed fungerer.

Karakteristika for elektriske motorer

En elektrisk motor er i det væsentlige en enhed, hvorigennem elektrisk energi omdannes til mekanisk energi. Dette fænomen er baseret på magnetisme. Derfor omfatter designet af den elektriske motor permanente magneter og elektriske magneter, såvel som forskellige andre materialer, der har attraktive egenskaber. I dag bruges denne enhed næsten overalt. For eksempel er en elektrisk motor en vigtig del af ure, vaskemaskiner, klimaanlæg, mixere, hårtørrere, ventilatorer, klimaanlæg og andre husholdningsapparater. Der er utallige muligheder for at bruge en elmotor i industrien. Deres størrelse varierer også fra hovedet på en tændstik til motoren på tog.

Typer af elektriske motorer

I øjeblikket produceres der mange typer elektriske motorer, som er opdelt efter typen af ​​design og strømforsyning.

Efter strømforsyningsprincippet Alle modeller kan opdeles i:

1. AC-enheder, der bruger det elektriske netværk som strøm;
2. DC-enheder drevet af strømforsyninger, AA-batterier, genopladelige batterier og andre lignende kilder.

Ifølge driftsmekanismen alle elektriske motorer er opdelt i:

1. synkron, med rotorviklinger og en børstemekanisme, der bruges til at levere elektrisk strøm til viklingerne;
2. asynkron, kendetegnet ved et enklere design uden børster og rotorviklinger.

Driftsprincippet for disse elektriske motorer er væsentligt anderledes. En synkronmotor roterer med samme hastighed som det magnetiske felt, der roterer den. Samtidig roterer en asynkronmotor med en lavere hastighed end det elektromagnetiske felt.

Motorklasser (varierer afhængigt af den anvendte strøm) :

• klasse AC (vekselstrøm) - fungerer fra en vekselstrømkilde;
• klasse DC (Direct Current) - bruger jævnstrøm til drift;
• en universel klasse, der kan bruge enhver strømkilde til drift.

Derudover kan elektriske motorer afvige ikke kun i typen af ​​design, men også i metoderne til at styre rotationshastigheden. Samtidig bruger alle enheder, uanset type, samme konverteringsprincip elektrisk energi til mekanisk.

Princippet om drift af enheden på jævnstrøm

Denne type elektrisk motor fungerer ud fra et princip udviklet af Michael Faraday tilbage i 1821. Hans opdagelse er, at når en elektrisk impuls interagerer med en magnet, er der mulighed for permanent rotation. Det vil sige, hvis du markerer en lodret ramme i et magnetfelt og passerer langs den elektrisk strøm, så kan der opstå et elektromagnetisk felt omkring lederen. Det vil være i direkte kontakt med magneternes poler. Det viser sig, at rammen vil blive tiltrukket af en af ​​magneterne og frastødt den anden. Følgelig vil den vende fra en lodret position til en vandret position, hvor magnetfeltets indflydelse på lederen vil være nul. Det viser sig, at for at fortsætte bevægelsen vil det være nødvendigt at supplere strukturen med en anden ramme i en vinkel eller ændre retningen af ​​strømmen i den første ramme. I de fleste enheder opnås dette ved to halvringe, hvortil kontaktplader fra batteriet er fastgjort. De fremmer en hurtig ændring i polaritet, hvilket får bevægelsen til at fortsætte.

Moderne elektriske motorer har ikke permanente magneter, da deres plads er taget af elektriske magneter og induktorer. Det vil sige, at hvis du skiller en sådan motor ad, vil du se ledninger belagt med en isoleringsmasse. Faktisk er de en elektromagnet, som også kaldes en excitationsvikling. Permanente magneter i design af elektriske motorer bruges kun i små børns legetøj drevet af AA-batterier. Alle andre mere kraftfulde elektriske motorer er kun udstyret med elektriske magneter eller viklinger. Samtidig kaldes den roterende del for rotoren, og den statiske del kaldes for statoren.

Hvordan fungerer en asynkron elektrisk motor?

Huset til en asynkronmotor indeholder statorviklinger, som skaber et roterende magnetfelt. Enderne til at forbinde viklingerne føres ud gennem en speciel klemrække. Køling udføres af en ventilator placeret på akslen for enden af ​​elmotoren. Rotoren er tæt forbundet med en aksel lavet af metalstænger. Disse kortsluttede stænger er forbundet med hinanden på begge sider. På grund af dette design kræver motoren ikke periodisk vedligeholdelse, da der ikke er behov for at skifte strømforsyningsbørster fra tid til anden. Derfor anses asynkronmotorer for at være mere pålidelige og holdbare end synkrone. Hovedårsagen til svigt af asynkronmotorer er slid på de lejer, som akslen roterer på.

For at asynkrone motorer skal fungere, er det nødvendigt, at rotoren roterer langsommere end rotationen af ​​statorens elektromagnetiske felt. Det er på grund af dette, at der opstår en elektrisk strøm i rotoren. Hvis rotationen blev udført med samme hastighed, ville der ifølge loven om induktion ikke blive dannet en EMF, og der ville ikke være nogen rotation som helhed. Dog i det virkelige liv På grund af lejefriktion og øget belastning af akslen vil rotoren rotere langsommere. Magnetiske stænger roter regelmæssigt i rotorviklingerne, på grund af hvilken retningen af ​​strømmen i rotoren konstant ændrer sig.

En rundsav fungerer også efter samme princip, da den når sin højeste hastighed uden belastning. Når saven begynder at skære pladen, falder dens rotationshastighed og samtidig begynder rotoren at rotere langsommere i forhold til det elektromagnetiske felt. I overensstemmelse hermed begynder en endnu større værdi af EMF at opstå i den ifølge lovene for elektroteknik. Herefter stiger den strøm, der forbruges af motoren, og den begynder at køre med fuld effekt. Ved en belastning, hvor motoren går i stå, kan der ske ødelæggelse af egern-burrotoren. Dette sker på grund af det faktum, at den maksimale værdi af EMF forekommer i motoren. Derfor er det nødvendigt at vælge en elektrisk motor med den nødvendige effekt. Hvis du bruger en motor med for meget kraft, kan det medføre unødvendige energiomkostninger.

Den hastighed, hvormed rotoren roterer i dette tilfælde, afhænger af antallet af poler. Hvis enheden har to poler, vil rotationshastigheden svare til magnetfeltets rotationshastighed. Den maksimale asynkrone elektriske motor kan udvikle op til 3 tusinde omdrejninger i sekundet. Netværksfrekvensen kan være op til 50 Hz. For at reducere hastigheden til det halve bliver du nødt til at øge antallet af poler i statoren til 4 og så videre. Den eneste ulempe ved asynkronmotorer er, at de kun kan justeres ved at ændre frekvensen af ​​den elektriske strøm. Derudover vil du i en asynkronmotor ikke være i stand til at opnå en konstant akselhastighed.

Hvordan fungerer en AC synkron elektrisk motor?

En synkron elektrisk motor bruges i tilfælde, hvor en konstant rotationshastighed og evnen til hurtigt at justere den er påkrævet. Derudover bruges en synkronmotor, hvor det er nødvendigt at opnå en rotationshastighed på mere end 3 tusinde omdrejninger, hvilket er grænsen for en asynkronmotor. Derfor anvendes denne type elmotor med fordel i husholdningsapparater, såsom støvsuger, elektrisk værktøj, vaskemaskine og så videre.

Huset til en AC-synkronmotor indeholder viklinger, der er viklet rundt om ankeret og rotoren. Deres kontakter er loddet til sektorerne af strømkollektoren og ringen, til hvilken spænding påføres ved hjælp af grafitbørster. Terminalerne her er arrangeret således, at børsterne altid kun leverer spænding til et par. Blandt ulemperne ved en synkronmotor kan man bemærke deres lavere pålidelighed sammenlignet med asynkronmotorer.

De mest almindelige nedbrud af synkronmotorer:

• For tidligt slid på børsterne eller dårlig kontakt på grund af svækkelse af fjederen.
• Forurening af opsamleren, som kan rengøres med sprit eller fint sandpapir.
• Slid på lejer.

Funktionsprincip for en synkronmotor

Drejningsmomentet i en sådan elektrisk motor skabes af samspillet mellem magnetfeltet og ankerstrømmen, som er i kontakt med hinanden i feltviklingen. Efterhånden som vekselstrømmen rettes, vil retningen af ​​den magnetiske flux også ændre sig, hvilket sikrer rotation i kun én retning. Rotationshastigheden justeres ved at ændre styrken af ​​den påførte spænding. Ændring af spændingshastigheden bruges oftest i støvsugere og boremaskiner, hvor en variabel modstand eller rheostat bruges til dette formål.

Funktionsmekanisme for individuelle motortyper

Industrielle elektriske motorer kan fungere på både jævn- og vekselstrøm. Deres design er baseret på en stator, som er en elektromagnet, der skaber et magnetfelt. En industriel elmotor indeholder viklinger, der skiftevis er forbundet til en strømkilde ved hjælp af børster. De drejer skiftevis rotoren i en bestemt vinkel, som sætter den i gang.

Den enkleste elektriske motor til børns legetøj kan kun fungere med jævnstrøm. Det vil sige, at den kan modtage strøm fra et AA-batteri eller -akkumulator. I dette tilfælde passerer strømmen gennem en ramme placeret mellem polerne på en permanent magnet. På grund af interaktionen af ​​rammens magnetfelter med magneten begynder den at rotere. Ved afslutningen af ​​hver halv omgang skifter opsamleren kontakterne i rammen, der går til batteriet. Som et resultat foretager rammen rotationsbevægelser.

Således er der i dag stort antal elmotorer til forskellige formål, som har ét driftsprincip.

En elektrisk motor er en elektrisk maskine, der omdanner elektrisk energi til mekanisk energi. Typisk udfører en elektrisk maskine mekanisk arbejde ved at forbruge elektrisk energi påført den, som omdannes til rotationsbevægelse. Der er også lineære motorer inden for teknologi, der umiddelbart kan skabe translationel bevægelse af den arbejdende krop.

Designegenskaber og funktionsprincip

Det er lige meget hvilken design, men designet af alle elektriske motorer er det samme. Rotoren og statoren er placeret inde i en cylindrisk rille. Rotorens rotation exciteres af et magnetfelt, der afviser dens poler fra statoren (stationær vikling). Konstant frastødning kan opretholdes ved at tilslutte rotorviklingerne igen, eller ved at danne et roterende magnetfelt direkte i statoren. Den første metode er iboende i kommutatorelektriske motorer, og den anden - i asynkrone trefasede motorer.

Huset til enhver elektrisk motor er normalt støbejern eller lavet af aluminiumslegering. Motorer af samme type, på trods af husets design, produceres med samme installationsdimensioner og elektriske parametre.

Driften af ​​den elektriske motor er baseret på principperne elektromagnetisk induktion. Magnetisk og elektrisk energi skaber en elektromotorisk kraft i et lukket kredsløb, der leder strøm. Denne egenskab er iboende i driften af ​​enhver elektrisk maskine.

En elektrisk strøm i bevægelse midt i et magnetfelt bliver konstant påvirket af mekanisk kraft, der hurtigt forsøger at afbøje retningen af ​​ladninger vinkelret på kraften magnetiske linjer fly. Under passagen af ​​elektrisk strøm gennem en metalleder eller spole stræber mekanisk kraft efter at flytte eller rotere hele viklingen og hver strømleder.

Formål og anvendelse af elektriske motorer

Elektriske maskiner har mange funktioner, de er i stand til at forstærke effekten af ​​elektriske signaler, konvertere spændingsværdier eller vekselstrøm til jævnstrøm osv. For at udføre sådanne; forskellige handlinger Der findes forskellige typer elektriske maskiner. En motor er en type elektrisk maskine designet til at konvertere energi. Denne type anordning konverterer nemlig elektrisk energi til drivkraft eller mekanisk arbejde.

Det er meget efterspurgt i mange brancher. De er meget brugt i industrien, på maskiner til forskellige formål og i andre installationer. Inden for maskinteknik for eksempel jord- og løftemaskiner. De er også almindelige i områderne national økonomi og husholdningsapparater.

Klassificering af elektriske motorer

En elektrisk motor er en type elektrisk maskine ifølge:

• Specifikationer for det genererede drejningsmoment:
  hysterese;
  magnetoelektrisk.
• Fastgørelsesstruktur:
  med et vandret akselarrangement;
  med lodret skaftplacering.
• Handlingsbeskyttelse ydre miljø:
  beskyttet;
  lukket;
  eksplosionssikker.

I hystereseanordninger genereres drejningsmomentet ved rotormagnetiseringsvending eller hysterese (mætning). Disse motorer er lidt brugt i industrien og betragtes ikke som traditionelle. Magnetoelektriske motorer er efterspurgte. Der er mange modifikationer af disse motorer.

De er opdelt i store grupper efter typen af ​​strøm, der flyder:

• Jævnstrøm.
• AC strøm.
• Universalmotorer (kører på jævnstrøm).

Egenskaber ved magnetoelektriske jævnstrømsmotorer

Ved hjælp af DC-motorer skabes justerbare elektriske drev med høj ydeevne og dynamisk ydeevne.

Typer af elektriske motorer:

• Med elektromagneter.
• Med permanente magneter.

Gruppen af ​​elektriske motorer drevet af jævnstrøm er opdelt i undertyper:

• Samler . Disse elektriske apparater indeholder en børste-kommutator enhed, der giver elektrisk forbindelse mellem de stationære og roterende dele af motoren. Enheder kommer med selv-excitering og uafhængig excitation fra permanente magneter og elektromagneter.
• Der skelnes mellem følgende typer selv-excitering af motorer:
  parallel;
  sekventiel;
  blandet.
• Samlerenheder har flere ulemper:
  Lav pålidelighed af enheder.
  Børste-kommutatorenheden er en ret vanskelig at vedligeholde komponent i en magnetoelektrisk motor.
• Samlerløs (ventil) . Disse er lukkede sløjfemotorer, der fungerer på samme princip som synkrone enheder. Udstyret med en rotorpositionssensor, en koordinatkonverter samt en inverter og en effekthalvlederkonverter.

Disse maskiner produceres i forskellige størrelser fra den mindste lavspænding til enorme størrelser (for det meste op til megawatt). Miniature elektriske motorer bruges i computere, telefoner, legetøj, ledningsfrit elværktøj mv.

Anvendelser, fordele og ulemper ved DC-motorer

DC elektriske maskiner bruges på forskellige områder. De bruges til at udstyre løfte- og transport-, malings- og eftsamt polymer- og papirproduktionsudstyr mv. Ofte er en elektrisk motor af denne type indbygget i borerigge, hjælpeenheder til gravemaskiner og andre typer elektriske køretøjer.

Fordele ved elektriske motorer:

• Nem kontrol og hastighedsregulering.
• Enkelt design.
• Fremragende startegenskaber.
• Kompakthed.
• Mulighed for drift i forskellige tilstande (motor og generator).

Ulemper ved motorer:

• Kommutatormotorer kræver vanskelig forebyggende vedligeholdelse af børste-kommutatorenheder.
• Høje produktionsomkostninger.
• Samlerenheder har nr langsigtet service på grund af slitage på selve opsamleren.

AC motor

I AC-elektriske motorer er den elektriske strøm beskrevet i henhold til en sinusformet harmonisk lov, der periodisk ændrer sit fortegn (retning).

Statoren af ​​disse enheder er lavet af ferromagnetiske plader med slidser til at placere viklingsdrejninger i dem med en spolekonfiguration.

Elektriske motorer er klassificeret efter deres driftsprincip synkron og asynkron . Deres hovedforskel er, at hastigheden af ​​statorens magnetomotoriske kraft i synkrone enheder er lig med rotorrotationshastigheden, men i asynkrone motorer falder disse hastigheder normalt ikke sammen, rotoren roterer langsommere end feltet.

Synkron motor

På grund af rotorens identiske (synkrone) rotation med magnetfeltet kaldes enhederne synkrone elektriske motorer. De er opdelt i underarter:

• Reaktiv.
• Stepper.
• Reaktiv-hysterese.
• Med permanente magneter.
• Med feltviklinger.
• Ventil reaktiv.
• Hybrid reluktans synkronmotor.

Mest computerudstyr udstyret med stepmotorer. Energikonvertering i disse enheder er baseret på diskret vinkelbevægelse af rotoren. Stepmotorer har høj produktivitet, uanset deres lille størrelse.

Fordele ved synkronmotorer:

• Stabil rotationshastighed, som ikke afhænger af mekaniske belastninger på akslen.
• Lav følsomhed over for spændingsstigninger.
• Kan fungere som strømgenerator.
• Reducer forbruget af strøm leveret af kraftværker.

Ulemper ved synkrone enheder:

• Besvær med at starte.
• Designets kompleksitet.
• Svært ved at justere rotationshastigheden.

Ulemperne ved en synkronmotor gør en elektrisk motor af asynkron type mere rentabel at bruge. Men de fleste synkronmotorer er på grund af deres konstante hastighedsdrift efterspurgte til installationer i kompressorer, generatorer, pumper samt store ventilatorer og andet udstyr.

Asynkron elmotor

Statoren af ​​asynkronmotorer er en distribueret tofaset, trefaset eller mindre ofte flerfaset vikling. Rotoren er lavet i form af en cylinder ved hjælp af kobber, aluminium eller metal. Dens riller indeholder enten pressede ledende ledere til rotationsaksen i en bestemt vinkel. De er forbundet til en enhed i enderne af rotoren. Modstrømmen exciteres i rotoren af ​​statorens vekslende magnetfelt.

Baseret på deres designfunktioner er der to typer asynkronmotorer:

• Med viklet rotor.
• Med egern-burrotor.

Ellers er designet af enhederne ikke anderledes. Baseret på antallet af viklinger skelnes følgende elektriske motorer:

• Enkeltfaset. Denne type motor starter ikke af sig selv, den kræver et startskub. Til dette bruges en startvikling eller et faseskiftende kredsløb. Enhederne startes også manuelt.
• To-faset. Disse enheder indeholder to viklinger med faser forskudt med en vinkel. Et roterende magnetfelt vises i enheden, hvis intensitet stiger ved polerne af den ene vikling og falder samtidigt i den anden.
  En tofaset elektrisk motor kan starte af sig selv, men der er vanskeligheder med bakgear. Ofte er denne type enhed forbundet til enkeltfasede netværk, inklusive den anden fase gennem en kondensator.
• Tre-faset. Fordelen ved disse typer elektriske motorer er let at vende tilbage. Motorens hoveddele er en stator med tre viklinger og en rotor. Giver dig mulighed for jævnt at justere rotorhastigheden. Disse enheder er ret efterspurgte inden for industri og teknologi.
• Polyfase . Disse enheder består af en indbygget flerfasevikling i statorslidserne på dens indre overflade. Disse motorer garanterer høj driftssikkerhed og betragtes som avancerede motormodeller.

Asynkrone elmotorer letter i høj grad folks arbejde, hvorfor de er uundværlige på mange områder.

Fordelene ved disse enheder, som spillede en rolle i deres popularitet, er følgende:

• Nem produktion.
• Høj pålidelighed.
• De kræver ikke, at konvertere er tilsluttet netværket.
• Lave driftsomkostninger.

Til alt dette kan du tilføje de relative omkostninger for asynkrone enheder. Men de har også ulemper:

• Lav effektfaktor.
• Vanskeligheder ved nøjagtigt at justere hastigheden.
• Et lille udgangspunkt.
• Afhængighed af netværksspænding.

Men takket være at drive den elektriske motor ved hjælp af en frekvensomformer elimineres nogle af enhedens mangler. Derfor falder behovet for asynkronmotorer ikke. De bruges i drev af forskellige værktøjsmaskiner inden for metalbearbejdning, træbearbejdning osv. De er nødvendige ved vævning, syning, jordflytning, løft og andre typer maskiner, samt ventilatorer, pumper, centrifuger, forskellige elværktøjer og husholdningsbrug. apparater.

I dag er det umuligt at forestille sig den menneskelige civilisation og et højteknologisk samfund uden elektricitet. En af de vigtigste enheder, der sikrer driften af ​​elektriske apparater, er motoren. Denne maskine er meget brugt: fra industri (ventilatorer, knusere, kompressorer) til husholdningsbrug (vaskemaskiner, øvelser osv.). Men hvad er driftsprincippet for en elektrisk motor?

Formål

Princippet om drift af den elektriske motor og dens hovedmål er at overføre det nødvendige til arbejdsorganerne teknologiske processer mekanisk energi. Motoren selv producerer det ved hjælp af elektricitet forbrugt fra netværket. I det væsentlige er driftsprincippet for en elektrisk motor at omdanne elektrisk energi til mekanisk energi. Mængden af ​​mekanisk energi, den producerer i en tidsenhed, kaldes effekt.

Typer af motorer

Afhængigt af forsyningsnettets karakteristika kan der skelnes mellem to hovedtyper af motor: jævnstrøm og vekselstrøm. De mest almindelige er motorer med sekventiel, uafhængig og blandet excitation. Eksempler på motorer omfatter synkrone og asynkrone maskiner. På trods af den tilsyneladende mangfoldighed er design- og driftsprincippet for en elektrisk motor til ethvert formål baseret på samspillet mellem en leder med strøm og et magnetfelt eller en permanent magnet (ferromagnetisk objekt) med et magnetfelt.

Ramme med strøm - prototype af motoren

Hovedpunktet i en sådan sag som princippet om drift af en elektrisk motor kan kaldes udseendet af drejningsmoment. Dette fænomen kan overvejes ved at bruge eksemplet med en strømførende ramme, som består af to ledere og en magnet. Strøm tilføres lederne gennem slæberinge, som er fastgjort til den roterende rammes akse. I overensstemmelse med den berømte venstrehåndsregel vil kræfter virke på rammen, som vil skabe et drejningsmoment omkring aksen. Under påvirkning af denne samlede kraft vil den rotere i retning mod uret. Det er kendt, at dette drejningsmoment er direkte proportionalt med den magnetiske induktion (B), (I), rammens areal (S) og afhænger af vinklen mellem feltlinjerne og sidstnævntes akse. Men under påvirkning af et øjeblik, der ændrer sig i sin retning, vil rammen gøre oscillerende bevægelser. Hvad skal der gøres for at danne en permanent retning? Der er to muligheder her:

• ændre retningen af ​​den elektriske strøm i rammen og ledernes position i forhold til magnetens poler;
• ændre retningen på selve feltet, på trods af at rammen roterer i samme retning.

Den første mulighed bruges til DC-motorer. Og det andet er driftsprincippet for en AC-motor.

Ændring af strømmens retning i forhold til magneten

For at ændre nuværende rammer i en leder har du brug for en enhed, der kan indstille denne retning afhængigt af ledernes placering. Dette design er realiseret ved brug af glidende kontakter, som tjener til at levere strøm til rammen. Når en ring erstatter to, når rammen drejes en halv omgang, ændres strømmens retning til den modsatte, men momentet fastholder den. Det er vigtigt at tage højde for, at en ring er samlet af to halvdele, som er isoleret fra hinanden.

DC maskine design

Ovenstående eksempel er arbejdsprincippet for en jævnstrømsmotor. Den rigtige maskine har naturligvis et mere komplekst design, der bruger snesevis af rammer, der danner armaturviklingen. Lederne af denne vikling er placeret i specielle riller i en cylindrisk ferromagnetisk kerne. Enderne af viklingerne er forbundet med isolerede ringe, der danner en samler. Viklingen, kommutatoren og kernen er et armatur, der roterer i lejer på selve motorens krop. Det magnetiske excitationsfelt skabes af polerne af permanente magneter, som er placeret i huset. Viklingen er forbundet til forsyningsnettet, og den kan tændes enten uafhængigt af ankerkredsløbet eller i serie. I det første tilfælde vil den elektriske motor have uafhængig excitation, i det andet - sekventiel. Der er også et design med blandet excitation, når to typer viklingsforbindelser bruges på én gang.

Synkron maskine

Funktionsprincippet er behovet for at skabe et roterende magnetfelt. Så skal du placere ledere, der flyder rundt om en konstant strøm i dette felt i dette felt. Driftsprincippet for en synkron elektrisk motor, som er blevet meget udbredt i industrien, er baseret på ovenstående eksempel med en strømførende ramme. Det roterende felt skabt af magneten genereres af et system af viklinger, der er forbundet til strømforsyningen. Typisk bruges trefaseviklinger, men princippet om drift af vekselstrøm vil ikke adskille sig fra trefaset, undtagen måske med antallet af faser selv, hvilket ikke er væsentligt, når man overvejer designfunktionerne. Vindingerne er placeret i statorslidserne med en vis forskydning rundt om omkredsen. Dette gøres for at skabe et roterende magnetfelt i den dannede luftspalte.

Synkronisme

Meget vigtigt punkt er den synkrone drift af den elektriske motor af ovenstående design. Når magnetfeltet interagerer med strømmen i rotorviklingen, dannes selve motorrotationsprocessen, som vil være synkron med hensyn til rotationen af ​​magnetfeltet dannet på statoren. Synkronismen vil blive opretholdt, indtil det maksimale drejningsmoment er nået, hvilket er forårsaget af modstand. Når belastningen øges, kan maskinen blive ude af synkronisering.

Asynkron motor

Funktionsprincippet er tilstedeværelsen af ​​et roterende magnetfelt og lukkede rammer (kredsløb) på rotoren - den roterende del. Magnetfeltet genereres på samme måde som i en synkronmotor - ved hjælp af viklinger placeret i statorslidserne, som er forbundet med et vekselspændingsnetværk. Rotorviklingerne består af et dusin lukkede sløjfer og rammer og har normalt to typer design: fase og kortsluttet. Driftsprincippet for AC-motoren er det samme i begge versioner, kun designet ændres. I tilfælde af en egernburrotor (også kendt som et egernbur), er viklingen fyldt med smeltet aluminium ind i slidserne. Når man laver en fasevikling, bringes enderne af hver fase ud ved hjælp af glidende kontaktringe, da dette vil gøre det muligt at inkludere yderligere modstande i kredsløbet, som er nødvendige for at regulere motorhastigheden.

Trækmaskine

Driftsprincippet for en trækmotor ligner en jævnstrømsmotor. Fra forsyningsnettet tilføres strømmen til Dernæst overføres trefaset vekselstrøm til specielle Der er en ensretter. Den konverterer vekselstrøm til jævnstrøm. Ifølge diagrammet udføres det med en af ​​dens polariteter til kontaktledningerne, den anden - direkte til skinnerne. Det skal huskes, at mange trækmekanismer fungerer ved en frekvens, der er forskellig fra den etablerede industrielle (50 Hz). Derfor bruger de driftsprincippet, som er at konvertere frekvenser og kontrollere denne karakteristik.

Gennem den hævede strømaftager tilføres spænding til de kamre, hvor startreostater og kontaktorer er placeret. Ved hjælp af regulatorer forbindes reostater til traktionsmotorer, som er placeret på bogiernes aksler. Fra dem løber strømmen gennem dækkene og ud på skinnerne og vender derefter tilbage til traktionstransformatorstationen og fuldender dermed det elektriske kredsløb.

En elektrisk motor er en motor, der omdanner elektrisk energi til mekanisk energi.

Hoveddelen af ​​den elektriske motor er et kredsløb (ramme, spole) med strøm placeret i et stærkt magnetfelt (fig. 1). Et moment virker på kredsløbet i et magnetfelt, hvorved kredsløbet roterer og stopper i ligevægtspositionen, dvs. i en position, hvor dets magnetiske moment er rettet parallelt med den magnetiske induktion (konturplanet er vinkelret på magnetfeltets induktionslinjer).

Hvis, når kredsløbet passerer gennem ligevægtspositionen, strømmens retning ændres til den modsatte, så vil retningen af ​​det magnetiske moment også ændre sig. Efter at have passeret ligevægtspositionen ved inerti, vil kredsløbet lave endnu en halv omgang. Hvis du med jævne mellemrum ændrer strømmens retning, begynder kredsløbet at rotere. Ændring af strømmens retning udføres automatisk ved hjælp af en enhed kaldet en solfanger. Samleren består af to metalhalvcylindre, hvortil enderne af kredsløbet er forbundet. Gennem dem og glidende kontakter (børster) er kredsløbet forbundet til strømkilden.

Det største moment virker på et kredsløb, hvis plan er parallelt med den magnetiske induktion. Følgelig, hvis du placerer to kredsløb vinkelret på hinanden og bringer deres ender til en kvartring manifold (fig. 2), så vil drejningsmomentet stige kraftigt, og glatheden af ​​den bevægelige del af motoren (rotoren) vil stige.

I industrimotorer skabes magnetfeltet ved viklingen af ​​en elektromagnet; riller er lavet i rotoren, hvori mange drejninger af en sektion er placeret (i stedet for en ramme); de forskellige sektioner lægges i en vinkel i forhold til hinanden, og deres ender bringes ud på modsatte sider af kommutatoren, hvortil de til strømkilden tilsluttede børster presses. Fra strømkilden tilføres spænding til statorens elektromagneter (motorens stationære del). Strøm løber kun gennem hver sektion, når dens plader rører ved børsterne, dvs. når dette snits plan er parallelt med den magnetiske induktionsvektor. I dette tilfælde skaber sektionerne skiftevis det største drejningsmoment.

En magnet eller elektromagnet, der skaber et magnetfelt, kaldes ofte en induktor, og rammen (viklingen), som den elektriske strøm ledes igennem, kaldes et anker.

Den vigtigste driftskarakteristik af en elektrisk motor er drejningsmomentet M skabt på motorakslen af ​​Ampere-kraften, der virker på ankerviklingerne:

hvor I er strømstyrken i viklingen, B er magnetfeltinduktionen, l er lederens længde, r er rotorens radius, N er antallet af vindinger i viklingen.

Sådanne jævnstrømsmotorer bruges til transport (i elektriske lokomotiver, sporvogne, trolleybusser), på kraner og i mange elektriske husholdningsapparater (elektriske barbermaskiner, båndoptagere osv.).

Ved hjælp af en DC-elektromotor - starteren - startes bilmotoren.