Den elektriske motoren er installert på noe. Typer elektriske motorer: design, operasjonsprinsipp

Elektrisk motor omdanner elektrisitet til energi mekanisk bevegelse. Samme som elektrisk generator en elektrisk motor består vanligvis av en stator og en rotor, og refererer til roterende elektriske maskiner. Imidlertid produseres motorer der den bevegelige delen utfører en lineær (vanligvis rett bevegelse(lineære motorer).

Den vanligste typen elektrisk motor er trefaset ekorn-bur asynkron motor designprinsippet som er vist i fig. 1, er rotorviklingen til denne motoren et system av massive kobber- eller aluminiumstenger plassert parallelt med hverandre i rotorens spor, hvis ender er forbundet med hverandre med kortsluttede ringer.

Ris. 1. Prinsippet for utformingen av en ekorn-bur asynkron motor.
1 - stator, 2 - rotor, 3 - aksel, 4 - hus

Når aluminium brukes, dannes vanligvis hele viklingen (ekornburet) ved sprøytestøping. Statorens roterende magnetiske felt induserer en strøm i rotorviklingen, hvis interaksjon med statorens magnetfelt får rotoren til å rotere. Rotorens rotasjonshastighet er alltid mindre enn magnetisk felt stator og dens relative forskjell med rotasjonshastigheten til statormagnetfeltet (med synkron hastighet) kalles slip. Denne verdien avhenger av belastningen på motorakselen og er vanligvis 3...5 % ved full belastning. For trinnvis hastighetskontroll kan det brukes en statorvikling med et skiftbart antall poler, for eksempel kan to tre- og firetrinns asynkrone motorer lages ved å bruke dette prinsippet. For jevn hastighetskontroll drives motoren vanligvis gjennom en justerbar frekvensomformer.

For hovedkontroll av hastigheten til en asynkronmotor under den klassifiserte, ble tidligere, i stedet for ekorn-burmotorer, brukt motorer med en viklet rotor, der rotorviklingen har samme trefasedesign som statorviklingen. En slik vikling er forbundet gjennom sleperinger plassert på motorakselen med en justerende reostat hvor en del av energien som forbrukes av motoren omdannes til varme. Regulering skjer derfor på bekostning av å redusere motoreffektiviteten og brukes foreløpig sjelden.

Ekorn-bur asynkrone motorer preget av deres kompakthet og høye pålitelighet, samt en mye lengre levetid enn motorer intern forbrenning. De er vanligvis mindre i størrelse og lettere i vekt enn forbrenningsmotorer med samme effekt. De kan produseres i et meget bredt spekter av nominelle effekter fra flere watt til flere titalls megawatt. Laveffektsmotorer (opptil flere hundre watt kan være enfasede.

Synkronmotorer er utformet på samme måte som synkrongeneratorer. Ved konstant nettverksfrekvens roterer de med konstant hastighet uavhengig av belastningen. Fordelen deres fremfor asynkronmotorer er at de ikke forbruker reaktiv energi fra nettverket, men kan levere den til nettverket, og dermed dekke forbruket av reaktiv energi til andre elektriske mottakere. Synkronmotorer egner seg ikke for hyppige starter og brukes hovedsakelig til relativt stabile mekaniske belastninger og når det kreves konstant rotasjonshastighet.

DC-motorer brukes når jevn hastighetskontroll er nødvendig. Dette oppnås ved å endre anker og/eller eksitasjonsstrøm ved hjelp av halvlederenheter (tidligere ved hjelp av styrereostater) eller ved å endre forsyningsspenningen. Siden i dag er det enkelt og uten vesentlig endring i effektivitet (ved bruk av frekvensomformere) å jevnt regulere hastigheten til AC-motorer, DC-motorer, på grunn av deres høyere kostnader, store størrelser og ytterligere tap som oppsto under regulering begynte å bli brukt mye sjeldnere enn før.
Trinnmotorer drives av spenningspulser. Med hver puls roterer motorrotoren gjennom en viss vinkel (for eksempel flere grader). Slike motorer brukes i lavhastighetsmekanismer som vanligvis krever presis posisjonering. For eksempel kan motorer produseres som gjør én omdreining per dag eller til og med per år.

Lineære motorer brukt for lineær bevegelse når roterende bevegelse konverteres til lineær bevegelse ved hjelp av mekaniske gir eller andre enheter er umulig eller uakseptabelt. De mest brukte er induksjonslineære motorer, men det finnes også synkrone og trinn-lineære motorer og til og med likestrømsmotorer.

De viktigste fordelene med elektriske motorer fremfor forbrenningsmotorer kan vurderes
- mindre dimensjoner, lettere vekt og lavere kostnad,
- mye høyere effektivitet (vanligvis 90..95%),
- bedre justerbarhet (vanligvis opprettholde høy effektivitet),
- høy pålitelighet og lang levetid,
- mindre støy og vibrasjoner under drift,
- rask og problemfri (om nødvendig - jevn) oppstart,
- mye enklere operasjon,
- intet drivstofforbruk og, som et resultat, ingen utslipp av forbrenningsprodukter til miljøet,
- enkel tilkobling til alle fungerende maskiner og mekanismer.
Bruk av elektriske motorer kan være problematisk når de må plasseres på bærbare og mobile enheter eller på kjøretøyÅh. For strømforsyning i slike tilfeller kan de brukes, avhengig av rekkevidden og arten av bevegelse,
- fleksible kabler,
- kontaktledninger eller kontaktstaver,
- strømkilder plassert på mobile kjøretøy (batterier, brenselceller, motorgeneratorer, etc.).

I mange tilfeller begrenser disse kraftmetodene manøvrerbarheten eller rekkevidden til kjøretøy (spesielt biler) eller andre mobile maskiner i en slik grad at bruken av forbrenningsmotorer forblir mer rasjonell. Den første elektriske motoren var ikke elektromagnetisk, men elektrostatisk, og den ble laget i 1748 av forlaget og offentlig person byen Philadelphia (Philadelphia, USA) Benjamin Franklin (1706-1790). Rotoren til denne motoren var en tannet skive, hvis tenner var utsatt for impulskrefter av tiltrekning og frastøting forårsaket av elektrostatiske utladninger sølvmynter. De første elektromagnetiske motorene (enheter der enten en leder som strøm fløt roterte rundt en stangmagnet (fig. 2), mens de gjorde arbeid - blande kvikksølv, eller en stangmagnet som roterte rundt en leder med strøm, ble oppfunnet i 1821 av en assistent ved Royal Institution of London (Royal Institution) Michael Faraday.

Ris. 2. Prinsippet for konstruksjon av Michael Faradays eksperimentelle enhet for å demonstrere elektrisk rotasjon.
1 - roterende metallstang, 2 - stangmagnet, 3 - glass- eller porselenskar, 4 - kvikksølv, 5 - tetning, i - strøm

Den første (oscillerende) motoren, som i prinsippet kunne kobles til en drevet arbeidsmaskin, ble laget i 1831 av Joseph Henry (1797-1878), en matematikk- og naturhistorielærer ved Albany Boys School (Albany, USA) ; Designprinsippet til denne motoren er vist i fig. 3.

Ris. 3. Prinsippet til Joseph Henrys oscillerende elektriske motor.
1 - permanente magneter, 2 - svingende elektromagnet, 3 - aksel, 4 - kvikksølvkontakter.

Etter Henry-motoren ble det laget flere forskjellige eksperimentelle stempel-elektriske motorer. Den første roterende elektriske motoren ble skapt for virkelig bruk 8. april 1834 av inspektøren for havnen i Pillau rPiilau, Øst-Preussen), sivilingeniør Moritz Hermann Jacobi (Moritz Hermann Jacobi. 1801-1874), som selvstendig studerte elektroteknikk i biblioteket og laboratoriene ved Universitetet i Königsberg. En åttepolet motor, der både statoren og rotoren besto av fire hesteskoformede elektromagneter og som gjorde 80 ... 120 omdreininger i minuttet, fikk strøm fra et batteri av galvaniske celler med en spenning på 6V. Akseleffekten var omtrent 15 W og effektiviteten var omtrent 13 %. Jacobi forsket og forbedret motoren sin, blant annet ved University of Tartu, hvor han ble valgt til professor i sivil arkitektur i 1835.

Moritz Hermann (senere, i Russland - Boris Semenovich) Jacobi ble født i 1801 i Potsdam (Potsdam, Tyskland) i en velstående familie og fikk en god utdannelse hjemme; allerede i ungdommen var han like flytende i tysk, engelsk og franske språk og kunne også latin og gammelgresk veldig godt. I 1828 ble han uteksaminert fra Universitetet i Göttingen (Gottingen Tyskland) med en kvalifikasjon som arkitekt, arbeidet deretter med veibygging, og i 1833 flyttet han til Königsberg, hvor han yngre bror Carl Gustav Jacob Jacobi (1804-1851) var professor i matematikk. Han begynte å jobbe som inspektør ved havnen i Pillau og gikk på universitetet i Königsberg for å tilegne seg kunnskap innen elektroteknikk. I 1834 bygde han den ovennevnte motoren, og i 1835 ble han på initiativ av Friedrich Georg Wilhelm Struve, professor i astronomi ved Universitetet i Tartu (1793-1864), valgt til professor i sivilarkitektur ved dette universitetet. Motoren hans vakte interesse i St. Petersburg, og i 1837 ble Jacobi utplassert til hovedstadens vitenskapsakademi for å utvikle elektriske drivenheter for krigsskip, og forble offisielt i tjeneste ved universitetet i Tartu til 1840. I 1838 testet Jacobi verdens første elektriske drivenhet med en roterende motor (installert på en sjøbåt) på Neva, men videre forskning viste at det dessverre ikke fantes noen teknisk og økonomisk egnet energikilde for å drive drivverket.

I 1839 ble Jacobi valgt til et tilsvarende medlem, og i 1842 - medlem av Vitenskapsakademiet og arbeidet deretter hovedsakelig med utvikling av elektromagnetiske telegrafer, galvanisering og metrologi. Han møtte gjentatte ganger Michael Faraday, kjente franske og tyske fysikere på den tiden.

På midten av 1800-tallet ble flere varianter av likestrømsmotorer utviklet, men deres praktiske bruk ble hemmet av lav effekt og, som Jacobi allerede hadde slått fast, utilstrekkelig økonomisk effektivitet datidens strømkilder - galvaniske celler og primitive elektriske maskingeneratorer. Bredere bruk av elektriske motorer ble mulig først i 1866 etter ankomsten av selveksiterte DC-generatorer.

Etter bruken av flerfase AC-systemet begynte det tyske selskapet AEG å utforske mulighetene for bruk asynkrone motorer, oppfunnet av sjefsingeniøren Mikhail Dolivo-Dobrovolsky (på tysk, Michael von Dolivo-Dobrowolsky) og sendte inn 8. mars 1889 en søknad om patentering av en asynkronmotor med ekornbur. Etter dette begynte pålitelige og svært effektive AC-motorer å bli mye brukt. For tiden har alle de ovennevnte elektriske motorene nådd et meget høyt teknisk nivå og er det bredeste applikasjonen i stasjonære installasjoner, og i i det siste i økende grad i kjøretøy.

Den elektriske motoren er en av menneskehetens nøkkeloppfinnelser. Det er takket være elektriske motorer at vi klarte å oppnå en så høy utvikling av sivilisasjonen vår. De grunnleggende prinsippene for drift av denne enheten studeres på skolen. En moderne elektrisk motor kan utføre mange forskjellige oppgaver. Dens drift er basert på overføring av rotasjon av den elektriske drivakselen til andre typer bevegelse. I denne artikkelen skal vi se nærmere på hvordan denne enheten fungerer.

Egenskaper til elektriske motorer

En elektrisk motor er i hovedsak en enhet gjennom hvilken elektrisk energi omdannes til mekanisk energi. Dette fenomenet er basert på magnetisme. Følgelig inkluderer utformingen av den elektriske motoren permanente magneter og elektriske magneter, samt forskjellige andre materialer som har attraktive egenskaper. I dag brukes denne enheten nesten overalt. For eksempel er en elektrisk motor en sentral del av klokker, vaskemaskiner, klimaanlegg, miksere, hårfønere, vifter, klimaanlegg og andre husholdningsapparater. Det finnes utallige muligheter for å bruke en elektrisk motor i industrien. Størrelsene deres varierer også fra hodet på en fyrstikk til motoren på tog.

Typer elektriske motorer

For tiden produseres mange typer elektriske motorer, som er delt inn etter type design og strømforsyning.

Etter strømforsyningsprinsippet Alle modellene kan deles inn i:

AC-enheter som bruker det elektriske nettverket som strøm;
DC-enheter drevet av strømforsyninger, AA-batterier, oppladbare batterier og andre lignende kilder.

I henhold til driftsmekanismen alle elektriske motorer er delt inn i:

synkron, med rotorviklinger og en børstemekanisme som brukes til å levere elektrisk strøm til viklingene;
asynkron, preget av en enklere design uten børster og rotorviklinger.

Driftsprinsippet til disse elektriske motorene er betydelig forskjellig. En synkronmotor roterer med samme hastighet som magnetfeltet som roterer den. Samtidig roterer en asynkronmotor med lavere hastighet enn det elektromagnetiske feltet.

Motorklasser (varierer avhengig av strømmen som brukes) :

klasse AC (vekselstrøm) - opererer fra en vekselstrømkilde;
klasse DC (Direct Current) - bruker likestrøm for drift;
en universell klasse som kan bruke hvilken som helst strømkilde for drift.

I tillegg kan elektriske motorer variere ikke bare i type design, men også i metodene for å kontrollere rotasjonshastigheten. Samtidig bruker alle enheter, uansett type, samme konverteringsprinsipp elektrisk energi til mekanisk.

Prinsippet for drift av enheten på likestrøm

Denne typen elektrisk motor fungerer basert på et prinsipp utviklet av Michael Faraday tilbake i 1821. Hans oppdagelse er at når en elektrisk impuls samhandler med en magnet, er det en mulighet for permanent rotasjon. Det vil si hvis du markerer en vertikal ramme i et magnetfelt og passerer langs den elektrisk strøm, da kan det oppstå et elektromagnetisk felt rundt lederen. Den vil være i direkte kontakt med polene til magnetene. Det viser seg at rammen vil bli tiltrukket av en av magnetene og frastøtt den andre. Følgelig vil den svinge fra en vertikal posisjon til en horisontal, der påvirkningen av magnetfeltet på lederen vil være null. Det viser seg at for å fortsette bevegelsen, vil det være nødvendig å supplere strukturen med en annen ramme i en vinkel eller endre retningen til strømmen i den første rammen. I de fleste enheter oppnås dette med to halvringer, som kontaktplater fra batteriet er festet til. De fremmer en rask endring i polaritet, noe som får bevegelsen til å fortsette.

Moderne elektriske motorer har ikke permanente magneter, siden deres plass er tatt av elektriske magneter og induktorer. Det vil si at hvis du demonterer en slik motor, vil du se wiresvinger belagt med en isolasjonsmasse. Faktisk representerer de en elektromagnet, som også kalles en eksitasjonsvikling. Permanente magneter i utformingen av elektriske motorer brukes kun i små barneleker drevet av AA-batterier. Alle andre kraftigere elektriske motorer er kun utstyrt med elektriske magneter eller viklinger. Samtidig kalles den roterende delen rotoren, og den statiske delen kalles statoren.

Hvordan fungerer en asynkron elektrisk motor?

Huset til en asynkronmotor inneholder statorviklinger, som skaper et roterende magnetfelt. Endene for tilkobling av viklingene føres ut gjennom en spesiell rekkeklemme. Avkjøling utføres av en vifte plassert på akselen på enden av den elektriske motoren. Rotoren er tett koblet til en aksel laget av metallstenger. Disse kortsluttede stengene er koblet til hverandre på begge sider. På grunn av denne designen krever ikke motoren periodisk vedlikehold, siden det ikke er behov for å endre strømforsyningsbørstene fra tid til annen. Det er grunnen til at asynkronmotorer anses som mer pålitelige og holdbare enn synkrone. Hovedårsaken til svikt i asynkronmotorer er slitasje på lagrene som akselen roterer på.

For at asynkrone motorer skal fungere, er det nødvendig at rotoren roterer langsommere enn rotasjonen av det elektromagnetiske feltet til statoren. Det er på grunn av dette at det oppstår en elektrisk strøm i rotoren. Hvis rotasjonen ble utført med samme hastighet, ville det i henhold til induksjonsloven ikke dannes en EMF, og det ville ikke være noen rotasjon som helhet. Imidlertid, i det virkelige liv På grunn av lagerfriksjon og økt belastning på akselen vil rotoren spinne saktere. Magnetiske stolper roter regelmessig i rotorviklingene, på grunn av hvilken retningen til strømmen i rotoren hele tiden endres.

En sirkelsag fungerer også etter samme prinsipp, siden den når sin høyeste hastighet uten belastning. Når sagen begynner å kutte brettet, avtar rotasjonshastigheten og samtidig begynner rotoren å rotere saktere i forhold til det elektromagnetiske feltet. Følgelig, i henhold til lovene om elektroteknikk, begynner en enda større verdi av EMF å oppstå i den. Etter dette øker strømmen som forbrukes av motoren, og den begynner å fungere med full effekt. Ved en belastning som motoren stopper ved, kan ødeleggelse av ekorn-burrotoren forekomme. Dette oppstår på grunn av det faktum at maksimalverdien av EMF oppstår i motoren. Det er derfor det er nødvendig å velge en elektrisk motor med nødvendig effekt. Bruker du en motor med for mye kraft kan dette føre til unødvendige energikostnader.

Hastigheten som rotoren roterer i dette tilfellet avhenger av antall poler. Hvis enheten har to poler, vil rotasjonshastigheten tilsvare rotasjonshastigheten til magnetfeltet. Den maksimale asynkrone elektriske motoren kan utvikle opptil 3 tusen omdreininger per sekund. Nettverksfrekvensen kan være opptil 50 Hz. For å halvere hastigheten må du øke antall poler i statoren til 4 og så videre. Den eneste ulempen med asynkronmotorer er at de bare kan justeres ved å endre frekvensen til den elektriske strømmen. I tillegg vil du i en asynkronmotor ikke kunne oppnå en konstant akselhastighet.

Hvordan fungerer en AC synkron elektrisk motor?

En synkron elektrisk motor brukes i tilfeller der en konstant rotasjonshastighet og evnen til å justere den raskt er nødvendig. I tillegg brukes en synkronmotor der det er nødvendig å oppnå en rotasjonshastighet på mer enn 3 tusen omdreininger, som er grensen for en asynkronmotor. Derfor er denne typen elektrisk motor med fordel brukt i husholdningsapparater, for eksempel støvsuger, elektrisk verktøy, vaskemaskin og så videre.

Huset til en AC-synkronmotor inneholder viklinger som er viklet rundt ankeret og rotoren. Kontaktene deres er loddet til sektorene til strømkollektoren og ringen, som spenning påføres ved hjelp av grafittbørster. Terminalene her er ordnet slik at børstene alltid leverer spenning til kun ett par. Blant ulempene med en synkronmotor kan man merke seg deres lavere pålitelighet sammenlignet med asynkronmotorer.

De vanligste sammenbruddene av synkronmotorer:

For tidlig slitasje på børstene eller dårlig kontakt på grunn av svekkelse av fjæren.
Forurensning av oppsamleren, som kan rengjøres med sprit eller fint sandpapir.
Lagerslitasje.

Driftsprinsipp for en synkronmotor

Dreiemomentet i en slik elektrisk motor skapes av samspillet mellom magnetfeltet og ankerstrømmen, som er i kontakt med hverandre i feltviklingen. Etter hvert som vekselstrømmen rettes, vil også retningen på den magnetiske fluksen endres, noe som sikrer rotasjon i kun én retning. Rotasjonshastigheten justeres ved å endre styrken til den påførte spenningen. Endring av spenningshastigheten brukes oftest i støvsugere og øvelser, hvor en variabel motstand eller reostat brukes til dette formålet.

Driftsmekanisme for individuelle motortyper

Industrielle elektriske motorer kan operere på både like- og vekselstrøm. Designet deres er basert på en stator, som er en elektromagnet som skaper et magnetfelt. En industriell elektrisk motor inneholder viklinger som vekselvis er koblet til en strømkilde ved hjelp av børster. De dreier vekselvis rotoren i en viss vinkel, som setter den i bevegelse.

Den enkleste elektriske motoren for barneleker kan bare operere med likestrøm. Det vil si at den kan motta strøm fra et AA-batteri eller -akkumulator. I dette tilfellet går strømmen gjennom en ramme plassert mellom polene til en permanent magnet. På grunn av samspillet mellom magnetfeltene i rammen og magneten, begynner den å rotere. Ved fullføring av hver halvomdreining bytter samleren kontaktene i rammen som går til batteriet. Som et resultat utfører rammen rotasjonsbevegelser.

Dermed er det i dag stort antall elektriske motorer for ulike formål, som har ett driftsprinsipp.

En elektrisk motor er en elektrisk maskin som konverterer elektrisk energi til mekanisk energi. Vanligvis utfører en elektrisk maskin mekanisk arbeid ved å forbruke elektrisk energi som påføres den, som omdannes til rotasjonsbevegelse. Det er også lineære motorer innen teknologi som umiddelbart kan skape translasjonsbevegelser av arbeidskroppen.

Designfunksjoner og operasjonsprinsipp

Det spiller ingen rolle hvilken design, men utformingen av alle elektriske motorer er den samme. Rotoren og statoren er plassert inne i et sylindrisk spor. Rotorens rotasjon blir begeistret av et magnetfelt som frastøter polene fra statoren (fast vikling). Konstant frastøtning kan opprettholdes ved å koble til rotorviklingene igjen, eller ved å danne et roterende magnetfelt direkte i statoren. Den første metoden er iboende i kommutatorelektriske motorer, og den andre - i asynkrone trefasemotorer.

Huset til alle elektriske motorer er vanligvis støpejern eller laget av aluminiumslegering. Motorer av samme type, til tross for husets design, produseres med samme installasjonsdimensjoner og elektriske parametere.

Driften av den elektriske motoren er basert på prinsippene elektromagnetisk induksjon. Magnetisk og elektrisk energi skaper en elektromotorisk kraft i en lukket krets som leder strøm. Denne egenskapen er iboende i driften av enhver elektrisk maskin.

En elektrisk strøm i bevegelse midt i et magnetfelt påvirkes hele tiden av mekanisk kraft, prøver raskt å avlede retningen til ladninger vinkelrett på kraften magnetiske linjer flyet. Under passering av elektrisk strøm gjennom en metallleder eller spole, prøver mekanisk kraft å bevege eller rotere hele viklingen og hver strømleder.

Formål og anvendelse av elektriske motorer

Elektriske maskiner har mange funksjoner de er i stand til å forsterke kraften til elektriske signaler, konvertere spenningsverdier eller vekselstrøm til likestrøm osv. For å utføre slike; forskjellige handlinger Det finnes ulike typer elektriske maskiner. En motor er en type elektrisk maskin designet for å konvertere energi. Denne typen enheter konverterer nemlig elektrisk energi til drivkraft eller mekanisk arbeid.

Det er etterspurt i mange bransjer. De er mye brukt i industrien, på maskiner til ulike formål og i andre installasjoner. Innen maskinteknikk, for eksempel, jordflytting og løftemaskiner. De er også vanlige i områdene nasjonal økonomi og husholdningsapparater.

Klassifisering av elektriske motorer

En elektrisk motor er en type elektrisk maskin i henhold til:

Spesifikasjoner for det genererte dreiemomentet:
hysterese;
magnetoelektrisk.
Festestruktur:
med et horisontalt akselarrangement;
med vertikal akselplassering.
Handlingsbeskyttelse ytre miljø:
beskyttet;
lukket;
eksplosjonssikker.

I hystereseenheter genereres dreiemoment ved rotormagnetiseringsreversering eller hysterese (metning). Disse motorene er lite brukt i industrien og regnes ikke som tradisjonelle. Magnetoelektriske motorer er etterspurt. Det er mange modifikasjoner av disse motorene.

De er delt inn i store grupper i henhold til typen strøm som flyter:

Likestrøm.
AC strøm.
Universalmotorer (drift på likevekselstrøm).

Egenskaper til magnetoelektriske DC-motorer

Ved hjelp av likestrømsmotorer skapes justerbare elektriske frekvensomformere med høy ytelse og dynamisk ytelse.

Typer elektriske motorer:

Med elektromagneter.
Med permanente magneter.

Gruppen av elektriske motorer drevet av likestrøm er delt inn i undertyper:

Samler . Disse elektriske apparatene inneholder en børste-kommutatorenhet som gir elektrisk forbindelse mellom de stasjonære og roterende delene av motoren. Enheter kommer med selveksitasjon og uavhengig eksitering fra permanente magneter og elektromagneter.
Følgende typer selveksitering av motorer skilles ut:
parallell;
sekvensiell;
blandet.
Samlerenheter har flere ulemper:
Lav pålitelighet av enheter.
Børste-kommutator-sammenstillingen er en ganske vanskelig å vedlikeholde komponent i en magnetoelektrisk motor.
Samlerløs (ventil) . Dette er lukkede sløyfemotorer som opererer på et lignende prinsipp som synkrone enheter. Utstyrt med en rotorposisjonssensor, en koordinatomformer, samt en inverter og en krafthalvlederomformer.

Disse maskinene produseres i forskjellige størrelser fra den minste lavspent til enorme størrelser (stort sett opp til megawatt). Miniatyrelektriske motorer brukes i datamaskiner, telefoner, leker, trådløse elektroverktøy, etc.

Bruksområder, fordeler og ulemper med DC-motorer

DC elektriske maskiner brukes på forskjellige felt. De brukes til å utstyre løfte- og transport-, malings- ogner, samt polymer- og papirproduksjonsutstyr, etc. Ofte er en elektrisk motor av denne typen bygget inn i borerigger, hjelpeenheter til gravemaskiner og andre typer elektriske kjøretøy.

Fordeler med elektriske motorer:

Enkel kontroll og hastighetsregulering.
Enkel design.
Utmerkede startegenskaper.
Kompakthet.
Mulighet for drift i forskjellige moduser (motor og generator).

Ulemper med motorer:

Kommutatormotorer krever vanskelig forebyggende vedlikehold av børste-kommutatorenheter.
Høye produksjonskostnader.
Samlerenheter har nr langsiktig service på grunn av slitasje på selve oppsamleren.

AC motor

I elektriske vekselstrømsmotorer er den elektriske strømmen beskrevet i henhold til en sinusformet harmonisk lov, som periodisk endrer fortegn (retning).

Statoren til disse enhetene er laget av ferromagnetiske plater med spor for å plassere viklingssvinger i dem med en spolekonfigurasjon.

Elektriske motorer er klassifisert i henhold til deres driftsprinsipp synkron og asynkron . Hovedforskjellen deres er at hastigheten til statorens magnetomotoriske kraft i synkrone enheter er lik rotasjonshastigheten til rotoren, men i asynkrone motorer faller disse hastighetene vanligvis ikke sammen.

Synkron motor

På grunn av den identiske (synkrone) rotasjonen av rotoren med magnetfeltet, kalles enhetene synkrone elektriske motorer. De er delt inn i underarter:

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

De fleste datautstyr utstyrt med trinnmotorer. Energikonvertering i disse enhetene er basert på diskret vinkelbevegelse av rotoren. Trinnmotorer har høy produktivitet, uavhengig av deres lille størrelse.

Fordeler med synkronmotorer:

Stabil rotasjonshastighet, som ikke er avhengig av mekaniske belastninger på akselen.
Lav følsomhet for spenningsstøt.
Kan fungere som en kraftgenerator.
Reduser forbruket av kraft levert av kraftverk.

Ulemper ved synkrone enheter:

Vanskeligheter med å starte.
Kompleksiteten i design.
Vanskeligheter med å justere rotasjonshastigheten.

Ulempene med en synkronmotor gjør en elektrisk motor av asynkron type mer lønnsom å bruke. Imidlertid er de fleste synkronmotorer, på grunn av deres konstante hastighetsdrift, etterspurt for installasjoner i kompressorer, generatorer, pumper, samt store vifter og annet utstyr.

Asynkron elektrisk motor

Statoren til asynkrone motorer er en distribuert to-fase, tre-fase eller sjeldnere flerfasevikling. Rotoren er laget i form av en sylinder ved bruk av kobber, aluminium eller metall. Dens spor inneholder enten pressede ledende ledere til rotasjonsaksen i en viss vinkel. De er koblet til en enhet i endene av rotoren. Motstrømmen eksiteres i rotoren av det vekslende magnetfeltet til statoren.

Basert på designfunksjonene deres, er det to typer asynkrone motorer:

Med viklet rotor.
Med ekorn-burrotor.

Ellers er utformingen av enhetene ikke annerledes. Basert på antall viklinger skilles følgende elektriske motorer ut:

Enfase. Denne typen motor starter ikke av seg selv, den krever et starttrykk. For dette brukes en startvikling eller en faseskiftende krets. Enhetene startes også manuelt.
To-fase. Disse enhetene inneholder to viklinger med faser forskjøvet med en vinkel. Et roterende magnetfelt vises i enheten, hvis intensitet øker ved polene til en vikling og reduseres samtidig i den andre.
En to-fase elektrisk motor kan starte av seg selv, men det er vanskeligheter med revers. Ofte er denne typen enhet koblet til enfasenettverk, inkludert den andre fasen gjennom en kondensator.
Trefase. Fordelen med disse typer elektriske motorer er enkel reversering. Hoveddelene av motoren er en stator med tre viklinger og en rotor. Lar deg justere rotorhastigheten jevnt. Disse enhetene er ganske etterspurt innen industri og teknologi.
Polyfase . Disse enhetene består av en innebygd flerfasevikling i statorsporene på dens indre overflate. Disse motorene garanterer høy driftssikkerhet og regnes som avanserte motormodeller.

Asynkrone elektriske motorer letter i stor grad folks arbeid, så de er uunnværlige på mange områder.

Fordelene med disse enhetene, som spilte en rolle i deres popularitet, er følgende:

Enkel produksjon.
Høy pålitelighet.
De krever ikke at omformere er koblet til nettverket.
Lave driftskostnader.

Til alt dette kan du legge til den relative kostnaden for asynkrone enheter. Men de har også ulemper:

Lav effektfaktor.
Vanskeligheter med å justere hastigheten nøyaktig.
Et lite utgangspunkt.
Avhengighet av nettspenning.

Men takket være å drive den elektriske motoren ved hjelp av en frekvensomformer, elimineres noen av enhetens mangler. Derfor reduseres ikke behovet for asynkronmotorer. De brukes i drivverk av forskjellige verktøymaskiner innen metallbearbeiding, trebearbeiding, etc. De er nødvendige for veving, sying, jordflytting, løfting og andre typer maskiner, samt vifter, pumper, sentrifuger, forskjellige elektroverktøy og husholdning hvitevarer.

I dag er det umulig å forestille seg menneskelig sivilisasjon og et høyteknologisk samfunn uten strøm. En av hovedenhetene som sikrer driften av elektriske apparater er motoren. Denne maskinen er mye brukt: fra industri (vifter, knusere, kompressorer) til husholdningsbruk (vaskemaskiner, øvelser osv.). Men hva er driftsprinsippet til en elektrisk motor?

Hensikt

Prinsippet for drift av den elektriske motoren og dens hovedmål er å overføre det nødvendige til arbeidsorganene teknologiske prosesser mekanisk energi. Motoren selv produserer den ved å bruke strøm som forbrukes fra nettverket. I hovedsak er driftsprinsippet til en elektrisk motor å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi. Mengden mekanisk energi den produserer i løpet av en tidsenhet kalles kraft.

Typer motorer

Avhengig av egenskapene til forsyningsnettverket, kan to hovedtyper av motor skilles: likestrøm og vekselstrøm. De vanligste er motorer med sekvensiell, uavhengig og blandet eksitasjon. Eksempler på motorer inkluderer synkrone og asynkrone maskiner. Til tross for det tilsynelatende mangfoldet, er design- og driftsprinsippet til 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.

Ramme med strøm - prototype av motoren

Hovedpoenget i en slik sak som prinsippet om drift av en elektrisk motor kan kalles utseendet til dreiemoment. Dette fenomenet kan vurderes ved å bruke eksemplet med en strømførende ramme, som består av to ledere og en magnet. Strøm tilføres lederne gjennom sleperinger, som er festet til aksen til den roterende rammen. I samsvar med den berømte venstrehåndsregelen vil krefter virke på rammen som vil skape et dreiemoment rundt aksen. Under påvirkning av denne totale kraften vil den rotere mot klokken. Det er kjent at dette dreiemomentet er direkte proporsjonalt med den magnetiske induksjonen (B), (I), området til rammen (S) og avhenger av vinkelen mellom feltlinjene og aksen til sistnevnte. Men under påvirkning av et øyeblikk som endrer seg i sin retning, vil rammen lage oscillerende bevegelser. Hva bør gjøres for å danne en permanent retning? Det er to alternativer her:

endre retningen til den elektriske strømmen i rammen og posisjonen til lederne i forhold til polene til magneten;
endre retningen på selve feltet, til tross for at rammen roterer i samme retning.

Det første alternativet brukes for likestrømsmotorer. Og det andre er driftsprinsippet til en AC-motor.

Endring av strømretningen i forhold til magneten

For å endre strømrammer i en leder, trenger du en enhet som vil sette denne retningen avhengig av plasseringen av lederne. Denne designen er realisert ved bruk av glidekontakter, som tjener til å levere strøm til rammen. Når en ring erstatter to, når rammen roteres en halv omdreining, endres strømmens retning til motsatt, men dreiemomentet opprettholder det. Det er viktig å tenke på at en ring er satt sammen av to halvdeler, som er isolert fra hverandre.

DC maskin design

Eksempelet ovenfor er arbeidsprinsippet til en likestrømsmotor. En ekte maskin har naturligvis en mer kompleks design, og bruker dusinvis av rammer som danner 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 samler. Viklingen, kommutatoren og kjernen er en armatur 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 forsyningsnettet, 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 design med blandet eksitasjon, når to typer viklingsforbindelser brukes samtidig.

Synkron maskin

Prinsippet for operasjon er behovet for å skape et roterende magnetfelt. Deretter må du plassere ledere som flyter rundt en konstant strøm i dette feltet i dette feltet. Driftsprinsippet til en synkron elektrisk motor, som har blitt svært utbredt i industrien, er basert på eksemplet ovenfor med en strømførende ramme. Rotasjonsfeltet skapt av magneten genereres av et system av viklinger som er koblet til strømforsyningen. Vanligvis brukes trefaseviklinger, men prinsippet om drift av vekselstrøm vil ikke avvike fra trefaset, bortsett fra kanskje med antall faser i seg selv, noe som ikke er vesentlig når man vurderer designfunksjonene. Viklingene er plassert i statorsporene med noe forskyvning rundt omkretsen. Dette gjøres for å skape et roterende magnetfelt i luftgapet som dannes.

Synkronisme

Veldig viktig poeng er den synkrone driften av den elektriske motoren med ovennevnte design. 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 maksimalt dreiemoment er nådd, som er forårsaket av motstand. Når belastningen øker, kan maskinen bli ute av synkronisering.

Asynkron motor

Driftsprinsippet er tilstedeværelsen av et roterende magnetfelt og lukkede rammer (kretser) på rotoren - den roterende delen. Magnetfeltet genereres på samme måte som i en synkronmotor - ved hjelp av viklinger plassert i statorsporene, som er koblet til et vekselspenningsnettverk. Rotorviklingene består av et dusin lukkede sløyfer og rammer og har vanligvis to typer design: fase og kortsluttet. Driftsprinsippet til AC-motoren er det samme i begge versjoner, bare designen endres. I tilfellet med en ekornburrotor (også kjent som et ekornbur), er viklingen fylt med smeltet aluminium inn i sporene. Når du lager en fasevikling, 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 regulere motorhastigheten.

Trekkmaskin

Driftsprinsippet til en trekkmotor ligner på en DC-motor. Fra forsyningsnettet tilføres strømmen Neste, trefaset vekselstrøm overføres til spesielle Det er en likeretter. Den konverterer vekselstrøm til likestrøm. I følge diagrammet utføres 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 bruker de driftsprinsippet som er å konvertere frekvenser og kontrollere denne karakteristikken.

Gjennom den hevede strømavtakeren tilføres spenning til kamrene hvor startreostater og kontaktorer er plassert. Ved hjelp av kontroller kobles reostater til trekkmotorer, som er plassert på akslene til boggiene. Fra dem flyter strømmen gjennom dekkene inn på skinnene og går deretter tilbake til traction-transformatorstasjonen, og fullfører dermed den elektriske kretsen.

En elektrisk motor er en motor som konverterer elektrisk energi til mekanisk energi.

Hoveddelen av den elektriske motoren er en krets (ramme, spole) med strøm plassert i et sterkt magnetfelt (fig. 1). Et dreiemoment virker på kretsen i et magnetfelt, som et resultat av at kretsen roterer og stopper i likevektsposisjonen, dvs. i en posisjon der dets magnetiske moment er rettet parallelt med den magnetiske induksjonen (konturplanet er vinkelrett på magnetfeltinduksjonslinjene).

Hvis, når kretsen passerer gjennom likevektsposisjonen, strømmens retning endres til det motsatte, vil retningen til det magnetiske momentet også endres. Etter å ha passert likevektsposisjonen ved treghet, vil kretsen gjøre en halv omdreining til. Hvis du med jevne mellomrom endrer retningen på strømmen, vil kretsen begynne å rotere. Endring av strømmens retning utføres automatisk ved hjelp av en enhet som kalles en kollektor. Samleren består av to metallhalvsylindre, som endene av kretsen er koblet til. Gjennom dem og skyvekontakter (børster) er kretsen koblet til strømkilden.

Det største momentet virker på en krets hvis plan er parallelt med den magnetiske induksjonen. Følgelig, hvis du plasserer to kretser vinkelrett på hverandre og bringer endene deres til en kvartringmanifold (fig. 2), vil dreiemomentet øke kraftig og jevnheten til den bevegelige delen av motoren (rotoren) vil øke.

I industrimotorer skapes magnetfeltet ved vikling av en elektromagnet; spor er laget i rotoren som mange svinger av en seksjon er plassert i (i stedet for en ramme); de forskjellige seksjonene legges i vinkel i forhold til hverandre, og endene deres føres ut på motsatte sider av kommutatoren, hvortil børstene som er koblet til strømkilden presses. Fra strømkilden tilføres spenning til elektromagnetene til statoren (den stasjonære delen av motoren). Strøm flyter gjennom hver seksjon bare når platene berører børstene, dvs. når planet til denne seksjonen er parallelt med den magnetiske induksjonsvektoren. I dette tilfellet skaper seksjonene vekselvis det største dreiemomentet.

En magnet eller elektromagnet som skaper et magnetfelt kalles ofte en induktor, og rammen (viklingen) som elektrisk strøm føres gjennom kalles en armatur.

Hoveddriftskarakteristikken til en elektrisk motor er dreiemomentet M som skapes på motorakselen av Ampere-kraften som virker på ankerviklingene:

hvor I er strømstyrken i viklingen, B er magnetfeltinduksjonen, l er lengden på lederen, r er radiusen til rotoren, N er antall omdreininger i viklingen.

Slike likestrømsmotorer brukes i transport (i elektriske lokomotiver, trikker, trolleybusser), på kraner og i mange elektriske husholdningsapparater (elektriske barbermaskiner, båndopptakere, etc.).

Ved hjelp av en DC-elektrisk motor – starteren – startes bilmotoren.