Danes si je nemogoče predstavljati človeško civilizacijo in visokotehnološko družbo brez elektrike. Ena od glavnih naprav, ki zagotavljajo delovanje električnih naprav, je motor. Ta stroj je našel najširšo razširjenost: od industrije (ventilatorji, drobilniki, kompresorji) do domače uporabe (pralni stroji, vrtalni stroji itd.). Toda kakšno je načelo delovanja elektromotorja?
Destinacija
Načelo delovanja elektromotorja in njegovi glavni cilji so prenos mehanske energije, potrebne za izvajanje tehnoloških procesov, na delovna telesa. Motor ga sam ustvari zaradi električne energije, porabljene iz omrežja. V bistvu je princip delovanja elektromotorja pretvorba električne energije v mehansko energijo. Količina mehanske energije, ki jo ustvari v eni časovni enoti, se imenuje moč.
Ogledimotorji
Odvisno od značilnosti napajalnega omrežja lahko ločimo dve glavni vrsti motorjev: na enosmerni in na izmenični tok. Najpogostejši enosmerni stroji so motorji s serijskim, neodvisnim in mešanim vzbujanjem. Primeri izmeničnih motorjev so sinhroni in asinhroni stroji. Kljub navidezni raznolikosti, naprava in načelo delovanja elektromotorja za kateri koli namen temeljita na interakciji prevodnika s tokom in magnetnega polja ali trajnega magneta (feromagnetnega predmeta) z magnetnim poljem.
Trenutna zanka - prototip motorja
Glavno točko pri takšni zadevi, kot je načelo delovanja elektromotorja, lahko imenujemo pojav navora. Ta pojav lahko obravnavamo na primeru okvirja s tokom, ki je sestavljen iz dveh prevodnikov in magneta. Tok se dovaja do prevodnikov preko kontaktnih obročev, ki so pritrjeni na os vrtljivega okvirja. V skladu z znanim pravilom leve roke bodo na okvir delovale sile, ki bodo ustvarile navor okoli osi. Pod delovanjem te skupne sile se bo vrtela v nasprotni smeri urinega kazalca. Znano je, da je ta moment vrtenja premosorazmeren z magnetno indukcijo (B), jakostjo toka (I), površino okvirja (S) in je odvisen od kota med poljskimi linijami in osjo slednje. Vendar pa bo pod vplivom trenutka, ki se spremeni v svojo smer, okvir zanihal. Kaj je mogoče storiti za ustvarjanje trajnegasmeri? Tukaj sta dve možnosti:
- spremenite smer električnega toka v okvirju in položaj vodnikov glede na polove magneta;
- spremenite smer samega polja, medtem ko se okvir vrti v isto smer.
Prva možnost se uporablja za enosmerne motorje. In drugo je načelo AC motorja.
Spreminjanje smeri toka glede na magnet
Da bi spremenili smer gibanja nabitih delcev v prevodniku okvirja s tokom, potrebujete napravo, ki bi to smer nastavila glede na lokacijo vodnikov. Ta zasnova je izvedena z uporabo drsnih kontaktov, ki služijo za dovajanje toka v zanko. Ko en obroč zamenja dva, ko se okvir zavrti za pol obrata, se smer toka obrne in navor jo zadrži. Pomembno je omeniti, da je en prstan sestavljen iz dveh polovic, ki sta ločeni drug od drugega.
zasnova stroja DC
Zgornji primer je princip delovanja enosmernega motorja. Pravi stroj ima seveda bolj zapleteno zasnovo, kjer se za oblikovanje navitja armature uporablja na desetine okvirjev. Prevodniki tega navitja so nameščeni v posebne utore v valjastem feromagnetnem jedru. Konci navitij so povezani z izoliranimi obroči, ki tvorijo kolektor. Navitje, komutator in jedro so armatura, ki se vrti v ležajih na telesu samega motorja. Vzbujevalno magnetno polje ustvarjajo pola trajnih magnetov, ki se nahajajo v ohišju. Navitje je priključeno na električno omrežje in ga je mogoče vklopiti neodvisno od armaturnega tokokroga ali zaporedno. V prvem primeru bo elektromotor imel neodvisno vzbujanje, v drugem - zaporedno. Obstaja tudi mešana zasnova vzbujanja, ko se uporabljata dve vrsti povezave navitja hkrati.
Sinhroni stroj
Načelo delovanja sinhronega motorja je ustvarjanje vrtljivega magnetnega polja. Nato morate v to polje postaviti vodnike, ki so poenostavljeni s stalnim tokom v smeri. Načelo delovanja sinhronega motorja, ki se je v industriji zelo razširilo, temelji na zgornjem primeru z zanko s tokom. Vrtljivo polje, ki ga ustvari magnet, se oblikuje s pomočjo sistema navitij, ki so priključeni na električno omrežje. Običajno se uporabljajo trifazna navitja, vendar se načelo delovanja enofaznega motorja na izmenični tok ne bo razlikovalo od trifaznega, razen morda v številu samih faz, kar ni pomembno, če upoštevamo oblikovne značilnosti. Navitja so nameščena v reže statorja z nekaj pomika po obodu. To se naredi za ustvarjanje vrtljivega magnetnega polja v oblikovani zračni reži.
Sinhronizem
Zelo pomembna točka je sinhrono delovanje elektromotorjazgornja konstrukcija. Ko magnetno polje interagira s tokom v navitju rotorja, se oblikuje sam proces vrtenja motorja, ki bo sinhroni glede na vrtenje magnetnega polja, ki nastane na statorju. Sinhronizem se bo ohranil, dokler ni dosežen največji navor, ki ga povzroča upor. Če se obremenitev poveča, se lahko stroj izklopi.
indukcijski motor
Načelo delovanja asinhronega elektromotorja je prisotnost vrtljivega magnetnega polja in zaprtih okvirjev (kontur) na rotorju - vrtljivem delu. Magnetno polje se oblikuje na enak način kot pri sinhronem motorju - s pomočjo navitij, ki se nahajajo v utorih statorja, ki so priključeni na omrežje izmenične napetosti. Navitja rotorja so sestavljena iz ducata okvirjev zaprte zanke in imajo običajno dve vrsti izvedbe: fazno in kratkostično. Načelo delovanja AC motorja v obeh različicah je enako, spreminja se le zasnova. V primeru rotorja z veverico (znan tudi kot veveričja kletka) se navitje vlije s staljenim aluminijem v reže. Pri izdelavi faznega navitja se konci vsake faze izvlečejo s pomočjo drsnih kontaktnih obročev, saj bo to omogočilo vključitev dodatnih uporov v vezje, ki so potrebni za nadzor hitrosti motorja.
vlečni stroj
Načelo delovanja vlečnega motorja je podobno kot pri enosmernem motorju. Iz napajalnega omrežja se tok napaja v povišalni transformator. Nadaljetrifazni izmenični tok se prenaša na posebne vlečne postaje. Obstaja usmernik. Pretvori AC v DC. V skladu s shemo se izvaja z eno od njenih polarnosti na kontaktne žice, drugo - neposredno na tirnice. Ne smemo pozabiti, da številni vlečni mehanizmi delujejo na frekvenci, ki se razlikuje od uveljavljene industrijske (50 Hz). Zato se za elektromotor uporablja frekvenčni pretvornik, katerega načelo delovanja je pretvorba frekvenc in nadzor te lastnosti.
Na dvignjenem odjemniku toka se napetost dovaja v komore, kjer se nahajajo zagonski reostati in kontaktorji. S pomočjo krmilnikov so reostati povezani z vlečnimi motorji, ki so nameščeni na osi podstavnih vozičkov. Od njih tok teče skozi pnevmatike do tirnic, nato pa se vrne v vlečno postajo in s tem zaključi električni tokokrog.
