Tegenwoordig is het onmogelijk om een menselijke beschaving en hightech samenleving voor te stellen zonder elektriciteit. Een van de belangrijkste apparaten die zorgen voor de werking van elektrische apparaten is de motor. Deze machine heeft de breedste distributie gevonden: van industrie (ventilatoren, brekers, compressoren) tot huishoudelijk gebruik (wasmachines, boormachines, enz.). Maar wat is het werkingsprincipe van een elektromotor?
Bestemming
Het werkingsprincipe van de elektromotor en zijn belangrijkste doelen zijn het overbrengen van de mechanische energie die nodig is voor de uitvoering van technologische processen naar de werkende lichamen. De motor wekt het zelf op dankzij het elektriciteitsverbruik van het netwerk. In wezen is het principe van de werking van een elektromotor om elektrische energie om te zetten in mechanische energie. De hoeveelheid mechanische energie die het in één tijdseenheid genereert, wordt vermogen genoemd.
Viewsmotoren
Afhankelijk van de kenmerken van het voedingsnetwerk kunnen twee hoofdtypen motoren worden onderscheiden: op gelijkstroom en op wisselstroom. De meest voorkomende DC-machines zijn motoren met serie-, onafhankelijke en gemengde bekrachtiging. Voorbeelden van AC-motoren zijn synchrone en asynchrone machines. Ondanks de schijnbare diversiteit, zijn het apparaat en het werkingsprincipe van een elektromotor voor elk doel gebaseerd op de interactie van een geleider met stroom en een magnetisch veld, of een permanente magneet (ferromagnetisch object) met een magnetisch veld.
Huidige lus - een prototype van de motor
Het belangrijkste punt in een zaak als het werkingsprincipe van een elektromotor kan het uiterlijk van koppel worden genoemd. Dit fenomeen kan worden beschouwd aan de hand van het voorbeeld van een frame met stroom, dat bestaat uit twee geleiders en een magneet. Stroom wordt aan de geleiders geleverd via contactringen, die op de as van het roterende frame zijn bevestigd. In overeenstemming met de beroemde linkerhandregel zullen er krachten op het frame inwerken, waardoor een koppel rond de as ontstaat. Het zal tegen de klok in draaien onder invloed van deze totale kracht. Het is bekend dat dit draaimoment recht evenredig is met de magnetische inductie (B), stroomsterkte (I), frameoppervlak (S) en afhangt van de hoek tussen de veldlijnen en de as daarvan. Onder invloed van een moment dat van richting verandert, zal het frame echter gaan oscilleren. Wat kan er gedaan worden om een permanent te creëren?routebeschrijving? Er zijn hier twee opties:
- verander de richting van de elektrische stroom in het frame en de positie van de geleiders ten opzichte van de polen van de magneet;
- verander de richting van het veld zelf, terwijl het frame in dezelfde richting draait.
De eerste optie wordt gebruikt voor DC-motoren. En de tweede is het principe van de AC-motor.
De richting van de stroom wijzigen ten opzichte van de magneet
Om de bewegingsrichting van geladen deeltjes in de geleider van het frame met stroom te veranderen, heb je een apparaat nodig dat deze richting instelt afhankelijk van de locatie van de geleiders. Dit ontwerp wordt geïmplementeerd door het gebruik van sleepcontacten, die dienen om de lus van stroom te voorzien. Wanneer één ring twee vervangt, wanneer het frame een halve slag draait, wordt de richting van de stroom omgekeerd en behoudt het koppel deze. Het is belangrijk op te merken dat één ring is samengesteld uit twee helften, die van elkaar zijn geïsoleerd.
DC-machineontwerp
Het bovenstaande voorbeeld is het werkingsprincipe van een DC-motor. De echte machine heeft natuurlijk een complexer ontwerp, waarbij tientallen frames worden gebruikt om de ankerwikkeling te vormen. De geleiders van deze wikkeling zijn in speciale groeven in een cilindrische ferromagnetische kern geplaatst. De uiteinden van de wikkelingen zijn verbonden met geïsoleerde ringen die een collector vormen. De wikkeling, commutator en kern zijn een anker dat in lagers op het lichaam van de motor zelf roteert. Het magnetische excitatieveld wordt gecreëerd door de polen van permanente magneten, die zich in de behuizing bevinden. De wikkeling is aangesloten op het lichtnet en kan onafhankelijk van het ankercircuit of in serie worden ingeschakeld. In het eerste geval zal de elektromotor onafhankelijke bekrachtiging hebben, in het tweede - opeenvolgend. Er is ook een ontwerp met gemengde bekrachtiging, wanneer twee soorten wikkelingsverbindingen tegelijk worden gebruikt.
Synchroon apparaat
Het werkingsprincipe van een synchrone motor is het creëren van een roterend magnetisch veld. Dan moet je in dit veld de geleiders plaatsen die gestroomlijnd zijn met een constante stroom in de richting. Het werkingsprincipe van een synchrone motor, dat zeer wijdverbreid is in de industrie, is gebaseerd op het bovenstaande voorbeeld met een lus met stroom. Het door de magneet gecreëerde draaiveld wordt gevormd met behulp van een systeem van wikkelingen die zijn aangesloten op het lichtnet. Meestal worden driefasige wikkelingen gebruikt, maar het werkingsprincipe van een enkelfasige wisselstroommotor zal niet verschillen van een driefasige motor, behalve misschien in het aantal fasen zelf, wat niet belangrijk is bij het overwegen van ontwerpkenmerken. De wikkelingen worden met enige verschuiving over de omtrek in de statorgleuven geplaatst. Dit wordt gedaan om een roterend magnetisch veld te creëren in de gevormde luchtspleet.
Synchronisme
Een heel belangrijk punt is de synchrone werking van de elektromotorbovenstaande constructie. Wanneer het magnetische veld in wisselwerking staat met de stroom in de rotorwikkeling, wordt het proces van motorrotatie zelf gevormd, dat synchroon zal zijn met de rotatie van het magnetische veld dat op de stator wordt gevormd. De synchronisatie wordt gehandhaafd totdat het maximale koppel is bereikt, dat wordt veroorzaakt door weerstand. Als de belasting toeneemt, kan de machine niet meer synchroon lopen.
Inductiemotor
Het werkingsprincipe van een asynchrone elektromotor is de aanwezigheid van een roterend magnetisch veld en gesloten frames (contouren) op de rotor - het roterende deel. Het magnetische veld wordt op dezelfde manier gevormd als in een synchrone motor - met behulp van wikkelingen in de groeven van de stator, die zijn aangesloten op een wisselspanningsnetwerk. De rotorwikkelingen bestaan uit een tiental gesloten lusframes en hebben meestal twee soorten uitvoering: fase en kortgesloten. Het werkingsprincipe van de AC-motor in beide versies is hetzelfde, alleen het ontwerp verandert. In het geval van een eekhoornkooirotor (ook bekend als een eekhoornkooi), wordt de wikkeling met gesmolten aluminium in de sleuven gegoten. Bij de vervaardiging van de fasewikkeling worden de uiteinden van elke fase naar buiten gebracht met behulp van glijdende contactringen, omdat hierdoor extra weerstanden in het circuit kunnen worden opgenomen, die nodig zijn om het motortoerental te regelen.
Tractiemachine
Het werkingsprincipe van de tractiemotor is vergelijkbaar met dat van een gelijkstroommotor. Vanuit het voedingsnet wordt stroom geleverd aan een step-up transformator. Verderdriefasige wisselstroom wordt overgebracht naar speciale tractieonderstations. Er is een gelijkrichter. Het zet AC om naar DC. Volgens het schema wordt het uitgevoerd met een van zijn polariteiten naar de rijdraden, de tweede - rechtstreeks naar de rails. Er moet aan worden herinnerd dat veel tractiemechanismen werken op een frequentie die verschilt van de gevestigde industriële frequentie (50 Hz). Daarom wordt een frequentieomvormer gebruikt voor een elektromotor, waarvan het werkingsprincipe is om frequenties om te zetten en deze eigenschap te regelen.
Bij de verhoogde stroomafnemer wordt spanning geleverd aan de kamers waar de startweerstanden en contactors zich bevinden. Met behulp van controllers zijn de reostaten verbonden met tractiemotoren, die zich op de assen van de draaistellen bevinden. Van daaruit stroomt de stroom door de banden naar de rails en keert dan terug naar het tractieonderstation, waardoor het elektrische circuit wordt voltooid.
