Dispozitivul și principiul de funcționare a unui motor electric cu curent alternativ

Anterior

Conţinut:

  • Ce sunt motoarele electrice?
  • Motoare colectoare
  • Motoare asincrone
  • Motoare sincrone
  • Cum funcționează motoarele electrice și dispozitivul lor
  • Motoare asincrone
  • Funcționarea motoarelor sincrone

Motoarele electrice sunt sincrone, asincrone și colectoare și fiecare are propriile caracteristici de funcționare. Dezavantajul este că internetul oferă foarte puține informații despre diferențele în muncă și principiul de acțiune. Putem citi recenzii despre motoarele electrice sincrone pentru o lungă perioadă de timp și nu înțelegem principalul lucru: nuanțele! De ce se folosesc astfel de generatoare la centralele hidroelectrice, dar ceva nu este vizibil în viața de zi cu zi a motoarelor? Dispozitivul și principiul de funcționare a unui motor electric cu curent alternativ oferă răspunsuri la aceasta și la multe alte întrebări. Să începem.

Ce sunt motoarele electrice?

Vom spune imediat că nu ne-am stabilit scopul de a aduce în atenția cititorilor absolut toate informațiile pe tema specificată. În schimb, vor fi luate în considerare cazurile care sunt cumva omise în literatură. Adică există informații, dar cumva este destul de greu de sistematizat. Și cu atât mai mult pentru a înțelege cum funcționează anumite tipuri de motoare electrice. Să începem cu o enumerare simplă.

Motor tip colector

Motoare colectoare

Ele sunt adesea confundate cu sincrone. Probabil, pentru că atât acolo, cât și acolo, se găsesc des perii din cărbune. Dar aici se termină asemănarea, frecvența de rotație a motoarelor colectoare variază foarte mult, ceea ce toată lumea poate vedea pe exemplul mașinii lor de spălat. De obicei, controlul vitezei se realizează prin comutarea înfășurărilor sau prin ajustarea valorii tensiunii de funcționare (unghiul de tăiere al tensiunii de frecvență industrială se modifică). (Vezi și: Dispozitivul și principiul de funcționare a unui motor electric cu curent continuu)

Cea principalădiferența dintre aceste dispozitive este prezența unui colector. Acesta este un fel de structură secțională montată pe un arbore. Este format din multe bobine, care merg uniform într-un cerc. Colectorul este necesar pentru comutarea lor secvențială, astfel încât câmpul să se miște treptat în jurul arborelui. Drept urmare, agățat de stator, rotorul își începe mișcarea.

Dezavantajele motoarelor colectoare includ fragilitatea lor, dar aceasta este doar pentru industrie: în viața de zi cu zi, acest tip de dispozitiv este dominant. Cu toate acestea, este foarte simplu să reglați viteza (prin tăierea unei părți din perioada sinusoidei). Motoarele de colecție au alte avantaje și dezavantaje, dar le-am menționat deja înainte, iar acum ne vom concentra pe caracteristici. Și în cazul nostru, este prezența aceluiași tambur secțional pe arbore.

Este posibil să puneți un magnet în loc și să rotiți câmpul statorului? Da, dar va fi deja un motor sincron. Este posibil să alimentați înfășurarea cu curent continuu și să rotiți câmpul statorului? Da, și va fi din nou un motor sincron. Puteți vedea cine este colecționarul, anunțându-ne clar ce tip de dispozitive avem în fața noastră.

Motoare asincrone

Deseori folosit în industrie. În acest caz, obținem un design simplu și o grămadă de chifle diferite. În special, rezistența la șocuri și rezistența la vibrații: nu există perii de cărbune - fără probleme. În schimb, rezultă o grămadă de structuri. Această familie este cea mai numeroasă în acest sens.

principiul

Motor asincron

În primul rând, rotorul. Poate fi scurtcircuitat sau fază. Primul înseamnă că avem un fel de structură montată pe arbore (este din silumin pentru a reduce greutatea), unde sunt introduse vene de cupru. Și toate acestea sunt scurtate în jurul perimetrului cu două inele. Se dovedește o astfel de tobă, care uneori se numește o cușcă albă.

În el, câmpul generat se rotește sub acțiunea EMF statorului, prin urmare, în contrastMotoarele asincrone de curent continuu nu sunt pornite de la colectoare. Dar aceasta este o diferență secundară. Și l-am numit pe cel primar: dacă vreun contact nu se potrivește cu rotorul și există o cușcă albă pe arbore, atunci concluzia despre apartenență este fără echivoc. În ceea ce privește mașinile asincrone de fază, în acest caz, bobinele rotorului sunt alimentate prin inele colectoare. Din acest motiv, arborele este ridicat și capătă treptat avânt. (Vezi și: Dispozitivul și principiul de funcționare al unui generator de curent alternativ)

Motoare sincrone

Același tip de dispozitive, despre care pur și simplu este imposibil să se formeze un concept bazat pe note din rețea. Diferența este că aici câmpul este atât de puternic încât este captat fără probleme și nu alunecă, ca în cazul motoarelor asincrone sau colectoare. Acest lucru este asigurat de un câmp constant. De obicei, înfășurarea de excitație este situată pe rotor. Și o tensiune alternativă cu frecvența dorită este aplicată statorului.

Viteza de rotație depinde de frecvența sursei de alimentare. De obicei sunt doar doi poli, deci este 25 Hz (1500 rpm). Aceasta este una dintre caracteristicile prin care putem presupune că motoarele sincrone sunt multiplu ale unui număr întreg. Cu toate acestea, cheia este tocmai coincidența vitezei de rotație a arborelui și a frecvenței tensiunii de alimentare. Strict vorbind, multe depind încă de numărul de poli. De exemplu, la o centrală hidroelectrică, generatoarele funcționează la o frecvență a arborelui de ordinul 1-2 Hz, iar 50 Hz industriale se obțin datorită numeroaselor bobine statorice conectate în paralel.

Cum funcționează motoarele electrice și dispozitivul lor

Motoare asincrone

Am descris pe scurt diferențele externe ale motoarelor electrice, iar acum câteva cuvinte despre modul în care sunt aranjate și funcționează. Motoarele asincrone creează un câmp magnetic rotativ de-a lungul axei cu ajutorul unui stator. În acest sens, tamburul pentru cușca albă este foarte rareste realizat din materiale feromagnetice (dacă există un astfel de loc). Altfel, încălzirea ar fi foarte semnificativă. De fapt, avem un cuptor cu inducție.

În schimb, tamburul de silumin conține conductori de cupru de-a lungul liniilor câmpului magnetic. Diferența de conductivitate este de așa natură încât nici măcar nu se face izolație: tot curentul curge prin venele roșu-maro. Nuanța este că câmpul EMF indus pe stator este foarte slab. De aceea se folosesc măsuri speciale pentru accelerarea arborelui. În caz contrar, câmpul magnetic al rotorului nu se lipește, iar motorul cu inducție rămâne nemișcat. Una dintre măsurile pentru a contracara o astfel de problemă este că cușca albă este creată dublu: în adâncimea tamburului, un alt rând de fire de cupru trece de-a lungul axei la o anumită adâncime. De asemenea, sunt conectate la capete într-o singură rețea.

Ca urmare, la pornire, când curentul este mare în frecvență, la fel este și adâncimea de penetrare a câmpului. Ca rezultat, ambele straturi ale celulei albe sunt incluse în lucrare. Pe măsură ce accelerația avansează, diferența se echilibrează, scăzând aproape la zero. Amplitudinea câmpului scade, doar stratul exterior al celulei albe rămâne ca lucrător. Vă rugăm să rețineți că rotorul nu poate ajunge din urmă cu câmpul în principiu, alunecă și întârzie. De aceea motoarele au fost numite asincrone.

Dacă câmpul s-ar roti cu aceeași viteză ca și rotorul, atunci f.e.m. ar înceta să fie indusă. Aceasta ar fi urmată de o încetinire și totul ar reveni la normal. Și rotorul va rămâne în urma câmpului mai devreme. Așa funcționează un dispozitiv de tip scurtcircuit. Rotorul de fază este alimentat cu energie electrică printr-un inel de colectoare de curent. În acest caz, valoarea înfășurărilor se modifică. Acum rotorul primește o fază și induce o fem pe stator. Treptat, arborele este preluat de câmp și întregul proces ulterior este descris mai sus.

Acesta este principiul de funcționare al motoarelor asincrone. Ideea este căcă de obicei se folosește numai fem indusă, din cauza căreia viteza de rotație nu poate, în principiu, să ajungă din urmă cu câmpul. După cum am menționat deja, în acest caz curenții dispar. Amplitudinea tensiunii este de obicei folosită pentru a controla viteza. Această metodă este potrivită pentru motoarele asincrone atât cu un rotor scurtcircuitat, cât și cu un rotor de fază. Există și alte metode:

Funcționarea motorului de curent alternativ

  • Pentru mașinile cu rotor în scurtcircuit, sunt potrivite următoarele:
  • Reglarea frecvenței tensiunii de alimentare.
  • Modificarea numărului de perechi de poli statori. Ca urmare, viteza de rotație a câmpului se modifică, ceea ce dă efectul dorit.
  • Pentru mașinile cu rotor de fază, sunt permise următoarele:
  • Introduceți reostatul în circuitul de alimentare. Din acest motiv, pierderile de alunecare cresc, ceea ce schimbă în mod natural viteza.
  • Folosiți supape speciale. Ideea aici este că energia de alunecare este rectificată conform schemei Larionov, după care este furnizată ca tensiune constantă motorului electric auxiliar sau servește la tăierea impulsurilor prin tiristoare controlate extern. În ambele cazuri, puterea care s-ar pierde în mod normal este returnată. Prin arborele unui motor auxiliar sau al unui transformator ale cărui înfășurări sunt parțial conectate la rețeaua de alimentare. Controlul vitezei se realizează prin introducerea unui EMF suplimentar în acest lanț. Acest lucru se face fie direct (prin sursa de alimentare), fie prin deplasarea unghiului de comutare al tiristoarelor în raport cu sursa de alimentare. În ambele cazuri, frecvența se abate ușor de la nominală.
  • Un motor cu dublă alimentare este una dintre opțiunile de implementare a reglării vitezei în echipamentele cu rotor de fază. Acest tip este cel mai des folosit pentru implementarea schemelor generatoare. Dar rotorul plutește în funcție de frecvența de rotație - nu uitați că motorul este încă asincron. Ideea este că statorul șirotorul este alimentat separat. Acest lucru vă permite să setați propria frecvență pentru fiecare înfășurare, ceea ce duce în mod natural la modificările necesare ale vitezei.

Ei bine, și pentru toate cazurile cu motoare asincrone, este potrivită o modificare a amplitudinii sursei de alimentare. Trebuie spus că circuitele de supape au cea mai mare eficiență și sunt cele mai scumpe.

Motor de tip sincron

Funcționarea motoarelor sincrone

Am analizat deja motoare multiple de mai multe ori - chiar și am spus cum să le construim - așa că astăzi omitem cu totul această familie. Altfel, nu vom avea timp să vorbim despre lucruri mult mai interesante, despre care sunt multe dispute pe forumuri. Vom lua în considerare nu motoarele sincrone, ci mai degrabă generatoare. Un eșantion din cei care stau la HPP.

Te-ai întrebat vreodată cum este reglată viteza de rotație a unei turbine atunci când un curent de apă cade pe paletă? Prin clapele dispozitivului de ghidare? Nu există niciunul. Generatorul necesită alimentare nu numai cu curent continuu, ci și cu curent alternativ. Primul este alimentat rotorului, iar al doilea stator. Drept urmare, arborele nici nu s-a putut deplasa de la locul său, dar apa îl ajută. Dar energia de frânare a fluxului este deja transformată în EMF al bobinelor statorului de lucru înfășurate lângă bobinele auxiliare.

De fapt, avem în mâini dispozitivul unui motor electric cu curent alternativ, dar numai printre înfășurările sale se află o mare parte a celor generatoare, din care se elimină frecvența de 50 Hz. Sincronizarea este asigurată de tensiunile de alimentare. Dacă apa împinge prea mult, curentul de excitație crește și, din această cauză, nu se observă eșecul de rotație. În schimb, puterea de ieșire a centralei electrice crește. Frecvența determină caracteristicile de reducere a tensiunii și în ea, în raport cu valoarea nominală de 50 Hz, nu sunt permise abateri mai mari de fracții de unu la sută.

Arborele în sine se rotește cu o viteză de 1-2 rotațiio secunda Și datorită numeroaselor înfășurări ale generatorului conectate în paralel, se formează forma necesară a unui sinusoid. Subliniem că frecvența este susținută de tensiunea de excitație, prin urmare, tocmai ea se impun cerințe sporite. Dacă trebuie să obțineți mai multă putere de la centrala electrică, atunci pur și simplu supapele aparatului de ghidare sunt deschise și întreaga masă de apă începe să cadă. În același timp, lama nu se mișcă mai repede, dar curentul de excitație crește, ceea ce duce în mod natural la apariția unor câmpuri mai puternice.

Ei bine, principiul de funcționare al unui motor electric de curent alternativ este exact același, doar că nu există înfășurări ale generatorului. Dacă aveți nevoie de mai multă putere, creșteți tensiunea de excitare și amplitudinea lanțului de aprovizionare. Acest lucru crește aderența câmpurilor, ceea ce previne alunecarea. Este clar că masa mare a arborelui nu poate câștiga întotdeauna 50 Hz într-o clipă, dar dacă echipamentul este realizat corect, atunci într-o perioadă scurtă revoluțiile ajung în mod. Și viteza depinde de numărul de poli.

Nu am avut timp astăzi să luăm în considerare caracteristicile tehnice ale motoarelor electrice cu curent alternativ, dar am făcut-o de mai multe ori și nu de două ori în raport cu diverse tipuri de dispozitive. Credem că în viitor recenziile noastre pot reveni la acest subiect cu un bompres.

Următorul

Citește și: