Principiul de funcționare a motoarelor electrice

Principiul de funcționare a motoarelor electrice. Concepte de bază.

Cel mai caracteristic fenomen magnetic - atragerea pieselor magnet de fier - a fost cunoscut inca din cele mai vechi timpuri. O altă caracteristică foarte importantă este prezența magneților au poli: nord (negativ) și Sud (pozitiv). poli opuși se atrag, iar același lucru - se resping reciproc.

Câmpul magnetic poate fi descrie în mod arbitrar liniile de flux magnetic, se deplasează de la polul nord la sud. În unele cazuri, determina unde nord și polul sud, care este destul de dificil.

În jurul conductorului prin trecerea curentului electric prin ea, se creează un câmp magnetic. Acest fenomen se numește electromagnetism. Legile fizice sunt aceleași pentru magnetismul si electromagnetismul.

Câmpul magnetic în jurul conductoarelor poate fi îmbunătățită atunci când bobina a miezului bobinei de fier. Atunci când un conductor este înfășurat pe bobină, toate liniile de flux magnetic generat de fiecare bobină, îmbinare și de a crea un câmp magnetic uniform în jurul bobinei.

Cu cat mai multe rotații pe bobină, cu atât mai puternic câmpul magnetic. Acest câmp are aceleași caracteristici ca și câmpul magnetic natural și, prin urmare, el are, de asemenea, poli nord și sud.

Rotirea arborelui motorului cauzate de câmpul magnetic. Principalele componente ale motorului: stator și rotor.

Partea mobilă a motorului, care se rotește împreună cu arborele motorului, se deplasează împreună cu câmpul magnetic al statorului.

Componenta fixă ​​a motorului. Acesta include mai multe înfășurări, dintre care polaritatea este schimbat atunci când trece prin ele un curent alternativ (AC). Astfel, un câmp magnetic combinat creat de stator.

Rotație sub acțiunea câmpului magnetic

Avantajul câmpurilor magnetice care sunt generate de bobine de curent purtătoare, este abilitatea de a interschimba polii magnetului schimbând direcția curentului. Este această abilitate a schimbării polilor și este folosit pentru a converti energia electrică în energie mecanică.

cum ar fi poli de magneți se resping, polii opuși - atrase. Putem spune că această proprietate este folosit pentru a crea o mișcare continuă a rotorului cu ajutorul schimbării constante de polaritate a statorului. Rotor aici este un magnet care se poate roti.

Alternanța polilor cu AC

Alternanța polilor cu AC

Modificări Polaritate constant cu AC (AC). În continuare, vom vedea modul în care rotorul este înlocuit cu un magnet care se rotește sub efectul de inducție. Aici, un rol important este jucat de un curent alternativ, astfel încât acesta va fi util pentru a da aici o scurtă informație despre ea:

Sub curentul alternativ se înțelege curentul electric schimbă periodic direcția în circuit, astfel încât curentul mediu pe durata perioadei este zero. Câmpul magnetic rotativ pot fi create folosind trei faze de putere. Aceasta înseamnă că statorul este conectat la o sursă de curent alternativ cu trei faze. Un ciclu complet este definit ca un ciclu de 360 ​​de grade. Aceasta înseamnă că fiecare fază dispusă în raport cu cealaltă, la un unghi de 120 de grade. Fazele sunt reprezentate ca curbe sinusoidale, așa cum se arată în figură.

Curent trifazat alternativ

sursa de alimentare cu trei faze - este o serie continuă de suprapunere o tensiune de curent alternativ (AC).

Următoarele pagini explică modul în care să interacționeze cu rotor și stator, determinând motorul să se rotească.

Pentru claritate, am înlocuit magnetul rotorului rotativ și stator - bobine. Pe partea dreaptă a paginii arată imaginea unui doi poli motor cu trei faze. Fazele sunt conectate în perechi: 1 înfășurări de fază st corespund A1 și A2, faza 2 - B1 și B2. și al treilea corespund C1 și C2. Atunci când se aplică la curent bobinele statorului, unul dintre ele devine polul nord, celălalt - sud. Astfel, în cazul în care A1 - Polul Nord, A2 - Sud.

Puterea în curent alternativ

înfășurări de fază A, B și C sunt dispuse una în raport cu cealaltă, la un unghi de 120 de grade.

Numărul de poli ai motorului este determinată de numărul de intersecții ale câmpului de înfășurare al câmpului rotorului. În acest caz, fiecare înfășurare este străbătută de două ori, ceea ce înseamnă că acesta este un stator cu doi poli. Astfel, în cazul în care fiecare infasurare a apărut de patru ori, ar fi un stator cu patru poli, etc.

La înfășurarea curentului electric faza este alimentat, arborele motorului începe să se rotească la o viteză care rezultă din numărul de poli (mai mici pol, scăderea ratei)

Următoarele descrie principiul fizic de funcționare a motorului (ca rotorul se rotește în interiorul statorului). Pentru claritate, vom înlocui magnetul rotorului. Toate schimbările în câmpul magnetic este foarte rapid, așa că trebuie să rupă procesul în etape. Cu trecerea trifazat în curent alternativ de înfășurările statorice în acesta a unui câmp magnetic, determinând astfel tensiunile mecanice care determină rotorul să se rotească în direcția de rotație a câmpului magnetic.

Pornind de rotație, magnetul va urmări câmpul magnetic variabil al statorului. Domeniul tehnic al statorului este modificat astfel încât să mențină rotația într-o singură direcție.

Anterior, am stabilit ca un magnet obișnuit se rotește în stator. AC motoare de curent alternativ instalate rotoare în loc de magneți. Modelul nostru este foarte similar cu rotor, cu excepția faptului că acțiunea câmpului magnetic al rotorului este polarizată. Acest lucru se datorează inducției magnetice, prin conductorii rotorului curent indus.

Practic, rotorul funcționează la fel ca un magnet. Atunci când motorul este pornit, curentul curge prin înfășurarea statorului și creează un câmp electromagnetic, care se rotește în direcția perpendiculară pe înfășurările rotorului. Astfel, în înfășurările rotorului induce curent, care apoi creează un câmp electromagnetic în jurul rotorului și polarizarea rotorului.

În secțiunea precedentă, pentru a face mai ușor pentru a explica principiul de funcționare a rotorului, înlocuindu-l cu un magnet pentru claritate. Acum, înlocuiți magnetul statorului. Inducerea - un fenomen care se produce atunci când se deplasează un conductor într-un câmp magnetic. Mișcarea relativă a conductorului într-un câmp magnetic dă naștere unui așa-numit conductor de curent electric indus. Acest curent indus produce un câmp magnetic în jurul fiecare înfășurare a conductorului rotorului. Deoarece alimentarea AC cu trei faze determină câmpul magnetic al statorului pentru a roti câmpul magnetic indus al rotorului va urma această rotație. Astfel, arborele motorului se va roti. AC motoare asincrone sunt adesea numite AC sau IE (motor cu inducție).

Principiul de funcționare a motoarelor electrice

Motoarele cu inducție constau dintr-un rotor și stator.

Curenții din înfășurările statorului creează o tensiune de fază care conduce motorul de inducție. Acești curenți produc un câmp magnetic rotativ, care este, de asemenea, numit câmpul statorului. Câmpul magnetic rotativ al statorului este determinată de curenții în înfășurări și numărul de înfășurări de fază.

Câmpul magnetic rotativ generează un flux magnetic. Câmpul magnetic rotativ este proporțională cu tensiunea electrică și proporțională a fluxului magnetic la un curent electric.

Câmpul magnetic învârtitor al statorului se mișcă mai repede decât rotorul, ceea ce contribuie la inducerea curenților în înfășurările conductoarelor rotor, în care un câmp magnetic al rotorului. Câmpul magnetic al stator și rotor formă fluxurile lor, aceste fluxuri vor fi atrași unul de celălalt și de a crea un cuplu care determină rotorul să se rotească. Principiile de funcționare a motorului de inducție sunt afișate pe dreapta.

Astfel, rotorul și statorul sunt cele mai importante componente ale motorului de inducție de curent alternativ. Acestea sunt proiectate cu ajutorul CAD (Computer Aided Design). În continuare, vom vorbi mai multe despre proiectarea rotorului și statorului.

stator eletrodvigatelya

Stator - este componenta fixă ​​a motorului electric. Acesta include mai multe înfășurări, dintre care polaritatea se schimba tot timpul pe măsură ce trece prin ele un curent alternativ (AC). Astfel, un câmp magnetic combinat creat de stator.

Toate statoare montate într-un cadru sau carcasă. Statorului locuințe Motoarele Grundfos pentru motoare de până la 22 kW, cel mai adesea din aluminiu, iar pentru motoarele cu o putere mai mare - de fontă. Sam stator instalat în carcasa statorului. Acesta constă dintr-o placă subțire de oțel electrice, sârmă izolate înfășurat. Nucleul este format din sute de astfel de plăci. Când curentul de alimentare cu alternativ trece prin infasurare, creând un câmp electromagnetic perpendicular conductoarelor rotor. Curent alternativ (AC) câmpul magnetic determină rotirea.

Izolarea stator trebuie să respecte IEC 62114, care prezintă diferitele clase de protecție (la niveluri de temperatură) și schimbările de temperatură (AT). Motoarele Grundfos au clasa de protecție F, în timp ce creșterea temperaturii - produce clasa B. Grundfos 2 poli electric de putere de până la 11 kW motoare cu 4 poli până la 5,5 kW. motoare mai puternice Grundfos cumpără de la alte companii, produse de calitate care corespunde standardelor acceptate în Grundfos. Pentru pompele utilizate în principal statoare cu două, patru și șase stâlpi, ca turația arborelui motorului determină debitul de presiune si pompa. Este posibil să se fabrice un stator pentru utilizarea cu diferite tensiuni, frecvențele de ieșire și a capacităților, precum și un număr variabil de poli.

eletrodvigatelya rotor

Motoarele sunt folosite așa-numitele „colivie de veveriță“ (colivie de veveriță), a cărui structură se aseamănă cu tobe de proteine.

La rotirea câmpului magnetic stator, se deplasează perpendicular pe spirele conductoarelor rotor; există curent. Acest curent circulă prin conductori și înfășurări creează câmpuri magnetice în jurul fiecărui conductor rotorului. Deoarece câmpul magnetic în stator este în continuă schimbare, și un câmp în rotor. Această mișcare de interacțiune și cauzele rotorului. Ca și în cazul stator, un rotor realizat din plăci de oțel magnetic. Dar, spre deosebire de stator cu înfășurări din sârmă de cupru, înfășurările rotorului sunt realizate din aluminiu sau silumin turnate, care servesc drept conductori.

motoare asincrone

În secțiunile anterioare am discutat de ce motoarele de curent alternativ sunt numite, de asemenea, cu motor de inducție sau motoare de „colivie“. Apoi, explica de ce acestea sunt numite, de asemenea, motoare asincrone. În acest caz, luate în considerare raportul dintre numărul de poli și numărul de rotații efectuate de rotorul motorului.

Frecvența câmpului magnetic este considerat a fi viteza de rotație sincronă (Ns). Viteza sincron poate fi calculată după cum urmează: frecvența principală (F), înmulțită cu 120 și împărțită la numărul de poli (P).

Dacă, de exemplu, frecvența rețelei de 50 Hz, viteza sincron pentru un motor cu 2 poli este de 3000 min-1.

Viteza sincronă descrește pe măsură ce numărul de poli. Tabelul de mai jos prezintă viteza sincronă pentru numere diferite de poli.

Viteza sincronă pentru numere diferite de poli