Συσκευή κινητήρων AC

  • Φωτισμός

Οι ηλεκτροκινητήρες είναι ηλεκτρικά μηχανήματα που χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια. Η γενική ταξινόμηση τους χωρίζει τον τύπο ρεύματος τροφοδοσίας σε ηλεκτροκινητήρες DC και AC. Το παρακάτω άρθρο ασχολείται με τους ηλεκτροκινητήρες με προδιαγραφές εναλλασσόμενου ρεύματος, τους τύπους, τα χαρακτηριστικά τους και τα πλεονεκτήματα.

Για γενικές πληροφορίες, συνιστούμε να διαβάσετε το ξεχωριστό άρθρο σχετικά με τις αρχές λειτουργίας των ηλεκτρικών κινητήρων.

Αρχή μετατροπής ενέργειας

Μεταξύ των ηλεκτρικών κινητήρων που χρησιμοποιούνται σε όλες τις βιομηχανίες και τις οικιακές συσκευές, οι συνηθέστεροι είναι οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος. Βρίσκονται σε σχεδόν κάθε σφαίρα της ζωής, από παιδικά παιχνίδια και πλυντήρια ρούχων μέχρι αυτοκίνητα και ισχυρά μηχανήματα παραγωγής.

Η αρχή λειτουργίας όλων των ηλεκτροκινητήρων βασίζεται στον νόμο ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής Faraday και στον νόμο Ampere. Το πρώτο από αυτά περιγράφει την κατάσταση όταν μια ηλεκτροκινητική δύναμη παράγεται σε έναν κλειστό αγωγό που βρίσκεται σε ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο. Στους κινητήρες, αυτό το πεδίο δημιουργείται μέσω των περιελίξεων στάτορα μέσω των οποίων ρέει εναλλασσόμενο ρεύμα. Μέσα στον στάτορα (που αντιπροσωπεύει το σώμα της συσκευής) είναι ένα κινητό στοιχείο του κινητήρα - ο ρότορας. Σε αυτό, και υπάρχει ένα ρεύμα.

Η περιστροφή του ρότορα εξηγείται από τον νόμο Ampere, ο οποίος δηλώνει ότι τα ηλεκτρικά φορτία που ρέουν μέσω ενός αγωγού μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο επηρεάζονται από μια δύναμη που τους μετακινεί σε ένα επίπεδο κάθετο στις γραμμές δύναμης αυτού του πεδίου. Με απλά λόγια, ο αγωγός, ο οποίος στο σχεδιασμό του κινητήρα είναι ο ρότορας, αρχίζει να περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του και στερεώνεται στον άξονα, στον οποίο συνδέονται οι μηχανισμοί εργασίας του εξοπλισμού.

Τύποι κινητήρων και τη συσκευή τους

Οι ηλεκτροκινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος έχουν διαφορετική συσκευή, χάρη στην οποία είναι δυνατή η δημιουργία μηχανών με την ίδια ταχύτητα του δρομέα σε σχέση με το μαγνητικό πεδίο του στάτορα και μηχανήματα όπου ο ρότορας υστερεί πίσω από το περιστρεφόμενο πεδίο. Σύμφωνα με αυτή την αρχή, αυτοί οι κινητήρες χωρίζονται στους κατάλληλους τύπους: σύγχρονοι και ασύγχρονοι.

Ασύγχρονη

Η βάση του σχεδιασμού ενός ασύγχρονου κινητήρα είναι ένα ζεύγος από τα πιο σημαντικά λειτουργικά μέρη:

  1. Ο στάτορας είναι ένα μπλοκ κυλινδρικού σχήματος, κατασκευασμένο από χαλύβδινα φύλλα με αυλακώσεις για την τοποθέτηση αγώγιμων περιελίξεων, οι άξονες των οποίων είναι διατεταγμένοι υπό γωνία 120 άλλης σε σχέση μεταξύ τους. Οι πόλοι των περιελίξεων κινούνται στο κουτί ακροδεκτών, όπου συνδέονται με διαφορετικούς τρόπους, ανάλογα με τις απαιτούμενες παραμέτρους του κινητήρα.
  2. Rotor. Στο σχεδιασμό ασύγχρονων ηλεκτρικών κινητήρων χρησιμοποιούνται δύο ρότορες:
    • Βραχυκύκλωμα. Ονομάζεται έτσι επειδή αποτελείται από πολλές αλουμινένιες ή χάλκινες ράβδους, που βραχυκυκλώνονται με ακραία δαχτυλίδια. Ο σχεδιασμός αυτός, που είναι η τρέχουσα περιέλιξη του ρότορα, ονομάζεται "κλουβί σκίουρου" στην ηλεκτρική μηχανική.
    • Φάση. Στους ρότορες αυτού του τύπου εγκαθίσταται τριφασική περιέλιξη, παρόμοια με την περιέλιξη στάτορα. Τις περισσότερες φορές τα άκρα των αγωγών της πηγαίνουν στην περιοχή του τερματικού, όπου συνδέονται με ένα "αστέρι" και τα ελεύθερα άκρα συνδέονται με δακτυλίους επαφής. Ο στροφέας φάσης σας επιτρέπει να προσθέσετε επιπλέον αντίσταση στο κύκλωμα περιέλιξης με τη βοήθεια βούρτσας, επιτρέποντάς σας να αλλάξετε την αντίσταση για να μειώσετε τα ρεύματα εκκίνησης.


Εκτός από τα περιγραφόμενα βασικά στοιχεία του ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα, ο σχεδιασμός του περιλαμβάνει επίσης έναν ανεμιστήρα για την ψύξη των περιελίξεων, ένα κουτί ακροδεκτών και έναν άξονα που μεταδίδει την παραγόμενη περιστροφή στους μηχανισμούς εργασίας του εξοπλισμού, ο οποίος παρέχεται από αυτόν τον κινητήρα.

Η λειτουργία των ασύγχρονων ηλεκτρικών κινητήρων βασίζεται στον νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, ο οποίος ισχυρίζεται ότι μια ηλεκτρομαγνητική δύναμη μπορεί να προκύψει μόνο υπό τις συνθήκες μιας διαφοράς στις ταχύτητες περιστροφής του δρομέα και του μαγνητικού πεδίου του στάτορα. Επομένως, εάν οι ταχύτητες αυτές ήταν ίσες, το emf δεν θα εμφανιζόταν, αλλά ο αντίκτυπος στον άξονα τέτοιων "ανασταλτικών" παραγόντων όπως το φορτίο και η τριβή των εδράνων δημιουργούν πάντοτε επαρκείς συνθήκες λειτουργίας.

Σύγχρονη

Ο σχεδιασμός σύγχρονων ηλεκτρικών κινητήρων εναλλασσόμενου ρεύματος είναι κάπως διαφορετικός από τη συσκευή των ασύγχρονων αναλόγων. Στις μηχανές αυτές, ο ρότορας περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του με ταχύτητα ίση με την ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτορα. Ο ρότορας ή η άγκυρα αυτών των συσκευών είναι επίσης εξοπλισμένος με περιελίξεις που είναι συνδεδεμένες στο ένα άκρο μεταξύ τους και στον περιστρεφόμενο συλλέκτη σε άλλους. Τα πέλματα επαφής στον συλλέκτη τοποθετούνται έτσι ώστε σε ένα συγκεκριμένο χρονικό σημείο να είναι δυνατή η παροχή ενέργειας μέσω βουρτσών γραφίτη σε δύο μόνο αντίθετες επαφές.

Η αρχή λειτουργίας σύγχρονων κινητήρων:

  1. Η αλληλεπίδραση της μαγνητικής ροής στην περιέλιξη του στάτη με το ρεύμα του ρότορα εμφανίζει ροπή στρέψης.
  2. Η κατεύθυνση της μαγνητικής ροής αλλάζει ταυτόχρονα με την κατεύθυνση του εναλλασσόμενου ρεύματος, διατηρώντας έτσι την περιστροφή του άξονα εξόδου προς μία κατεύθυνση.
  3. Η ρύθμιση της επιθυμητής ταχύτητας ρυθμίζεται ρυθμίζοντας την τάση εισόδου. Τις περισσότερες φορές, στον εξοπλισμό υψηλής ταχύτητας, για παράδειγμα, διατρητήρες και ηλεκτρικές σκούπες, η λειτουργία αυτή εκτελείται από ένα ρεοστάτη.

Οι συνηθέστερες αιτίες βλάβης των σύγχρονων ηλεκτρικών κινητήρων είναι:

  • φθορά βούρτσας γραφίτη ή εξασθένηση του ελατηρίου πίεσης.
  • φθορά των εδράνων άξονα ·
  • συλλογή από ρύπανση (καθαρισμένη με γυαλόχαρτο ή αλκοόλ).

Ιστορικό της εφεύρεσης

Η εφεύρεση του απλούστερου τρόπου μετατροπής της ενέργειας από ηλεκτρικό σε μηχανικό ανήκει στον Michael Faraday. Το 1821, αυτός ο σπουδαίος αγγλικός επιστήμονας πραγματοποίησε ένα πείραμα με έναν αγωγό βυθισμένο σε ένα δοχείο με υδράργυρο, στο κάτω μέρος του οποίου βρισκόταν ένας μόνιμος μαγνήτης. Μετά την εφαρμογή ηλεκτρικής ενέργειας στον αγωγό, άρχισε να κινείται, περιστρέφοντας σύμφωνα με τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου. Σήμερα, αυτή η εμπειρία πραγματοποιείται συχνά στα μαθήματα φυσικής, αντικαθιστώντας τον υδράργυρο με άλμη.

Περαιτέρω μελέτη του θέματος οδήγησε στη δημιουργία του Peter Barlow το 1824 ενός μονοπολικού κινητήρα, που ονομάζεται Barlow Wheel. Ο σχεδιασμός του περιλαμβάνει δύο γρανάζια από χαλκό, που βρίσκονται στον ίδιο άξονα μεταξύ των μόνιμων μαγνητών. Μετά την εφαρμογή ρεύματος στους τροχούς, ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασής του με μαγνητικά πεδία, οι τροχοί αρχίζουν να περιστρέφονται. Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων, ο επιστήμονας διαπίστωσε ότι η κατεύθυνση περιστροφής μπορεί να αλλάξει αλλάζοντας την πολικότητα (μετάθεση μαγνητών ή επαφών). Η πρακτική εφαρμογή του "τροχού Barlow", αλλά διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο στη μελέτη της αλληλεπίδρασης μαγνητικών πεδίων και φορτισμένων αγωγών.

Το πρώτο δείγμα εργασίας της συσκευής, το οποίο έγινε ο πρόγονος των σύγχρονων κινητήρων, δημιουργήθηκε από το ρωσικό φυσικό Boris Semenovich Jacobi το 1834. Η αρχή της χρήσης ενός περιστρεφόμενου δρομέα σε ένα μαγνητικό πεδίο, που παρουσιάζεται σε αυτήν την εφεύρεση, είναι σχεδόν αμετάβλητη από σύγχρονους κινητήρες DC.

Αλλά η δημιουργία του πρώτου κινητήρα με ασύγχρονη αρχή λειτουργίας ανήκει σε δύο επιστήμονες ταυτόχρονα - ο Νίκολας Τέσλα και ο Γαλιλαίος Φερράρης, οι οποίοι, με μια τυχαία σύμπτωση, επέδειξαν τις εφευρέσεις τους σε ένα χρόνο (1888). Λίγα χρόνια αργότερα, ένας κινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος διπλής φάσης χωρίς ψήκτρες που δημιουργήθηκε από τον Nikola Tesla χρησιμοποιήθηκε ήδη σε αρκετές μονάδες παραγωγής ενέργειας. Το 1889, ο ρωσικός ηλεκτρολόγος μηχανικός Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky βελτίωσε την εφεύρεση της Tesla για να εργαστεί σε ένα τριφασικό δίκτυο, χάρη στο οποίο κατάφερε να δημιουργήσει τον πρώτο ασύγχρονο κινητήρα AC με χωρητικότητα άνω των 100 Watt. Ανήκει επίσης στην εφεύρεση των μεθόδων που χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση των φάσεων σε τριφασικούς ηλεκτρικούς κινητήρες: "αστέρι" και "τρίγωνο", αρχικές αντιστάσεις και τριφασικούς μετασχηματιστές.

Σύνδεση σε μονοφασικές και τριφασικές πηγές ενέργειας

Ανάλογα με τον τύπο του δικτύου τροφοδοσίας, οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος ταξινομούνται σε μονοφασική και τριφασική.

Η σύνδεση ασύγχρονων μονοφασικών κινητήρων το καθιστά πολύ εύκολο - για να γίνει αυτό, αρκεί η σύνδεση των φάσεων και των ουδέτερων συρμάτων ενός μονοφασικού δικτύου 220V στις δύο εξόδους του περιβλήματος. Οι σύγχρονοι κινητήρες μπορούν επίσης να τροφοδοτηθούν από αυτόν τον τύπο δικτύου, αλλά η σύνδεση είναι λίγο πιο περίπλοκη - είναι απαραίτητο να συνδέσετε τις περιελίξεις του ρότορα και τον στάτορα έτσι ώστε οι επαφές μαγνητίζοντός τους να βρίσκονται απέναντι από το άλλο.

Η σύνδεση σε ένα τριφασικό δίκτυο είναι λίγο πιο περίπλοκη. Καταρχήν, πρέπει να σημειωθεί ότι το τερματικό κουτί περιέχει 6 τερματικά - ένα ζεύγος για κάθε μία από τις τρεις περιελίξεις. Δεύτερον, καθιστά δυνατή τη χρήση μιας από τις δύο μεθόδους σύνδεσης ("αστέρι" και "τρίγωνο"). Η εσφαλμένη σύνδεση μπορεί να οδηγήσει σε βλάβη του κινητήρα λόγω τήξης των περιελίξεων στάτορα.

Η κύρια λειτουργική διαφορά μεταξύ του "αστεριού" και του "τριγώνου" είναι η διαφορετική κατανάλωση ενέργειας, η οποία γίνεται για να μετατραπεί το μηχάνημα σε δίκτυα τριών φάσεων με διαφορετικές τάσεις γραμμής - 380V ή 660V. Στην πρώτη περίπτωση, οι περιελίξεις θα πρέπει να συνδεθούν σύμφωνα με το σχήμα "τρίγωνο", και στη δεύτερη - το "αστέρι". Ένας τέτοιος κανόνας συμπερίληψης επιτρέπει και στις δύο περιπτώσεις να έχει τάση 380V στις περιελίξεις κάθε φάσης.

Στον πίνακα σύνδεσης, οι πείροι περιέλιξης τοποθετούνται έτσι ώστε οι διακόπτες που χρησιμοποιούνται για την ενεργοποίηση να μην διασχίζουν ο ένας τον άλλον. Εάν το κιβώτιο ακροδεκτών του κινητήρα περιέχει μόνο τρεις συνδετήρες, τότε είναι σχεδιασμένο να λειτουργεί από μία μόνο τάση, η οποία καθορίζεται στην τεχνική τεκμηρίωση και οι περιελίξεις αλληλοσυνδέονται μέσα στη συσκευή.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των ηλεκτρικών κινητήρων AC

Σήμερα, μεταξύ όλων των ηλεκτρικών κινητήρων, οι συσκευές εναλλασσόμενου ρεύματος καταλαμβάνουν ηγετική θέση όσον αφορά τη χρήση σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Έχουν χαμηλό κόστος, εύκολο να διατηρήσει το σχεδιασμό και την αποτελεσματικότητα τουλάχιστον 90%. Επιπλέον, η συσκευή τους σας επιτρέπει να αλλάζετε ομαλά την ταχύτητα περιστροφής χωρίς να καταφεύγετε σε πρόσθετο εξοπλισμό, όπως κιβώτια ταχυτήτων.

Το κύριο μειονέκτημα των κινητήρων εναλλασσόμενου ρεύματος με ασύγχρονη αρχή λειτουργίας είναι το γεγονός ότι είναι δυνατή η ρύθμιση της ταχύτητας του άξονα τους μόνο με την αλλαγή της συχνότητας εισόδου του ρεύματος. Δεν είναι δυνατή η επίτευξη μίας σταθερής ταχύτητας περιστροφής και επίσης μειώνεται η ισχύς. Οι ασύγχρονοι ηλεκτροκινητήρες χαρακτηρίζονται από υψηλά ρεύματα εκκίνησης, αλλά χαμηλή ροπή εκκίνησης. Για να διορθωθούν αυτές οι αδυναμίες, χρησιμοποιείται ένας κινητήρας συχνότητας, αλλά η τιμή του είναι αντίθετη με ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα αυτών των κινητήρων - χαμηλού κόστους.

Εφαρμογή

Σήμερα, οι ηλεκτροκινητήρες με προδιαγραφές εναλλασσόμενου ρεύματος είναι συνήθεις σε όλους τους τομείς της βιομηχανίας και των μέσων διαβίωσης. Στα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, εγκαθίστανται ως γεννήτριες, που χρησιμοποιούνται στον εξοπλισμό παραγωγής, στην αυτοκινητοβιομηχανία και ακόμη και στις οικιακές συσκευές. Σήμερα, σε κάθε σπίτι μπορείτε να βρείτε τουλάχιστον μία συσκευή με ηλεκτρικό μοτέρ εναλλασσόμενου ρεύματος, για παράδειγμα, πλυντήριο ρούχων. Οι λόγοι για μια τέτοια μεγάλη δημοτικότητα είναι η ευελιξία, η ανθεκτικότητα και η ευκολία συντήρησης.

Μεταξύ των ασύγχρονων ηλεκτρικών μηχανών, οι συσκευές με τριφασική προδιαγραφή είναι συνηθέστερες. Είναι η καλύτερη επιλογή για χρήση σε πολλές μονάδες ισχύος, γεννήτριες και εγκαταστάσεις υψηλής ισχύος, των οποίων η εργασία συνδέεται με την ανάγκη ελέγχου της ταχύτητας περιστροφής του άξονα.

Η αρχή λειτουργίας και ο ηλεκτροκινητήρας της συσκευής

Οποιοσδήποτε ηλεκτροκινητήρας έχει σχεδιαστεί για να εκτελεί μηχανική εργασία λόγω της κατανάλωσης της ηλεκτρικής ισχύος που εφαρμόζεται σε αυτό, η οποία μετατρέπεται, κατά κανόνα, σε περιστροφική κίνηση. Αν και στην τεχνική υπάρχουν μοντέλα που δημιουργούν αμέσως την μεταφραστική κίνηση του σώματος εργασίας. Ονομάζονται γραμμικοί κινητήρες.

Στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις, οι ηλεκτροκινητήρες κινούν διάφορες μηχανές και μηχανικές συσκευές που εμπλέκονται στη διαδικασία κατασκευής.

Μέσα στις οικιακές συσκευές, οι ηλεκτροκινητήρες λειτουργούν σε πλυντήρια, ηλεκτρικές σκούπες, υπολογιστές, στεγνωτήρες μαλλιών, παιδικά παιχνίδια, ρολόγια και πολλές άλλες συσκευές.

Βασικές φυσικές διεργασίες και αρχή λειτουργίας

Τα ηλεκτρικά φορτία που κινούνται μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο, που ονομάζονται ηλεκτρικά ρεύματα, επηρεάζονται πάντοτε από μια μηχανική δύναμη που τείνει να εκτρέψει την κατεύθυνσή τους σε ένα επίπεδο κάθετο στον προσανατολισμό των γραμμών μαγνητικού πεδίου. Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται μέσω ενός μεταλλικού αγωγού ή ενός πηνίου κατασκευασμένου από αυτό, αυτή η δύναμη τείνει να κινεί / περιστρέφει κάθε αγωγό με ρεύμα και το τύλιγμα ως σύνολο.

Η παρακάτω εικόνα δείχνει το μεταλλικό πλαίσιο μέσω του οποίου ρέει το ρεύμα. Το μαγνητικό πεδίο που εφαρμόζεται σε αυτό δημιουργεί μια δύναμη F για κάθε κλάδο του πλαισίου, δημιουργώντας μια περιστροφική κίνηση.

Αυτή η ιδιότητα της αλληλεπίδρασης ηλεκτρικής και μαγνητικής ενέργειας με βάση τη δημιουργία μιας ηλεκτροκινητικής δύναμης σε ένα κλειστό αγώγιμο βρόχο που τίθεται στη δουλειά οποιουδήποτε ηλεκτροκινητήρα. Ο σχεδιασμός του περιλαμβάνει:

με την οποία ρέει το ηλεκτρικό ρεύμα. Τοποθετείται σε μια ειδική αγκύρωση και στερεώνεται στα έδρανα περιστροφής για να μειώσει την αντίσταση των δυνάμεων τριβής. Ο σχεδιασμός αυτός ονομάζεται ρότορας.

ένας στάτορας που δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο με τις γραμμές ισχύος του διεισδύει στα ηλεκτρικά φορτία που διέρχονται από τις στροφές της περιέλιξης του ρότορα.

στέγαση για να φιλοξενήσει τον στάτορα. Μέσα στο κύτος κατασκευάζονται ειδικές σχισμές προσγείωσης, μέσα στις οποίες τοποθετείται ο εξωτερικός κλωβός των εδράνων ρότορα.

Ο απλοποιημένος σχεδιασμός του πιο απλού ηλεκτροκινητήρα μπορεί να αναπαρασταθεί από την ακόλουθη εικόνα.

Όταν ο ρότορας περιστρέφεται, παράγεται ροπή, η ισχύς του οποίου εξαρτάται από το συνολικό σχεδιασμό της συσκευής, την ποσότητα της εφαρμοζόμενης ηλεκτρικής ενέργειας, τις απώλειές της κατά τη μετατροπή.

Η τιμή της μέγιστης δυνατής ισχύος της ροπής του κινητήρα είναι πάντοτε μικρότερη από την ηλεκτρική ενέργεια που εφαρμόζεται σε αυτήν. Χαρακτηρίζεται από το μέγεθος της απόδοσης.

Με τον τύπο του ρεύματος που ρέει μέσω των περιελίξεων, υποδιαιρούνται σε μοτέρ DC ή AC. Κάθε μία από αυτές τις δύο ομάδες έχει μεγάλο αριθμό τροποποιήσεων χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνολογικές διαδικασίες.

DC κινητήρες

Έχουν το μαγνητικό πεδίο του στάτορα που δημιούργησε σταθερά μόνιμους μαγνήτες ή ειδικούς ηλεκτρομαγνήτες με περιελίξεις διέγερσης. Η περιέλιξη του οπλισμού είναι σταθερά τοποθετημένη στον άξονα, ο οποίος στερεώνεται στα έδρανα και μπορεί να περιστρέφεται ελεύθερα γύρω από τον δικό του άξονα.

Η κύρια διάταξη ενός τέτοιου κινητήρα φαίνεται στο σχήμα.

Στον πυρήνα του οπλισμού των σιδηρομαγνητικών υλικών υπάρχει μια περιέλιξη που αποτελείται από δύο εξαρτήματα που συνδέονται στη σειρά, τα οποία συνδέονται σε αγώγιμες πλάκες συλλογής στο ένα άκρο και συνδέονται με το άλλο. Δύο βούρτσες κατασκευασμένες από γραφίτη βρίσκονται στα διαμετρικά αντίθετα άκρα του οπλισμού και πιέζονται επί των επιχρισμάτων επαφής των πλακών συλλογής.

Το θετικό δυναμικό της πηγής σταθερού ρεύματος τροφοδοτείται στη χαμηλότερη βούρτσα του μοτίβου και αρνητικό στο ανώτερο. Η κατεύθυνση του ρεύματος που ρέει μέσα από την περιέλιξη υποδηλώνεται με ένα κόκκινο βέλος με διάκενα.

Το ρεύμα προκαλεί το μαγνητικό πεδίο του βόρειου πόλου στο κάτω αριστερό τμήμα του οπλισμού, και ο νότιος πόλος στο δεξιό άνω μέρος (ο κανόνας του gimlet). Αυτό οδηγεί στην απόσπαση των στύλων του ρότορα από το σταθερό με το ίδιο όνομα και την έλξη στους αντίθετους πόλους του στάτορα. Ως αποτέλεσμα της εφαρμοζόμενης δύναμης, δημιουργείται μια περιστροφική κίνηση, η κατεύθυνση της οποίας δεικνύεται από ένα καφέ βέλος.

Με περαιτέρω περιστροφή του οπλισμού με αδράνεια, οι πόλοι μεταφέρονται σε άλλες πλάκες συλλέκτη. Η κατεύθυνση του ρεύματος σε αυτά αντιστρέφεται. Ο δρομέας συνεχίζει να περιστρέφεται περαιτέρω.

Ο απλός σχεδιασμός μιας τέτοιας συσκευής συλλέκτη οδηγεί σε μεγάλες απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας. Παρόμοιες μηχανές λειτουργούν σε συσκευές απλού σχεδιασμού ή παιχνίδια για παιδιά.

Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος που συμμετέχουν στη διαδικασία παραγωγής έχουν πιο σύνθετη δομή:

η περιέλιξη χωρίζεται όχι σε δύο, αλλά σε περισσότερα μέρη.

κάθε τμήμα της περιέλιξης στερεώνεται στον πόλο του.

η διάταξη συλλέκτη αποτελείται από έναν ορισμένο αριθμό μαξιλαριών για τον αριθμό των τμημάτων των περιελίξεων.

Ως αποτέλεσμα, μια ομαλή σύνδεση κάθε πόλου δημιουργείται μέσω των πλακών επαφής στις βούρτσες και την πηγή ρεύματος και μειώνεται η απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας.

Η συσκευή μιας τέτοιας αγκύρωσης εμφανίζεται στην εικόνα.

Με ηλεκτροκινητήρες συνεχούς ρεύματος, η κατεύθυνση περιστροφής του δρομέα μπορεί να αντιστραφεί. Για να γίνει αυτό, αρκεί να αλλάξετε την τρέχουσα κίνηση στην περιέλιξη στην αντίστροφη αλλαγή πολικότητας στην πηγή.

Κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος

Διαφέρουν από τα προηγούμενα σχέδια στο ότι το ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει στην περιέλιξη τους περιγράφεται σύμφωνα με έναν ημιτονοειδή αρμονικό νόμο ο οποίος περιοδικά αλλάζει την κατεύθυνση του. Για την τροφοδοσία τους η τάση τροφοδοτείται από εναλλάκτες με εναλλασσόμενο μέγεθος.

Ο στάτης τέτοιων κινητήρων εκτελείται από μαγνητικό αγωγό. Είναι κατασκευασμένο από σιδηρομαγνητικές πλάκες με αυλακώσεις στις οποίες τοποθετούνται περιελίξεις με διαμόρφωση πλαισίου (πηνίο).

Η παρακάτω εικόνα δείχνει την αρχή λειτουργίας ενός μονοφασικού μοτέρ εναλλασσομένου ρεύματος με σύγχρονη περιστροφή των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων του ρότορα και του στάτη.

Οι σχισμές του μαγνητικού κυκλώματος στάτη διατάσσονται διαμετρικά αντίθετα άκρα των αγωγών του πηνίου δείχνεται σχηματικά ως ένα πλαίσιο, επί του οποίου ένα εναλλασσόμενο ρεύμα.

Εξετάστε την περίπτωση για μια χρονική στιγμή που αντιστοιχεί στο πέρασμα του θετικού μέρους του μισού κύματος.

Στους δακτυλίους ρουλεμάν, ένας ρότορας με μόνιμα τοποθετημένο μαγνήτη περιστρέφεται ελεύθερα, με έντονο βόρειο "Ν στόμιο" και νότιο "S στόμιο" πόλο. Όταν ένα θετικό μισό κύμα ρεύματος ρέει μέσα από την περιέλιξη του στάτη, δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο με τους πόλους "S st" και "N st".

Οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης προκύπτουν μεταξύ των μαγνητικών πεδίων του δρομέα και του στάτορα (όπως οι πόλοι απωθεί και, αντίθετα από αυτούς που προσελκύουν) που τείνουν να μετατρέψουν τον οπλισμό του ηλεκτροκινητήρα από μια αυθαίρετη θέση στην τελική όταν οι αντίθετοι πόλοι είναι τοποθετημένοι το ένα σε σχέση με το άλλο.

Εάν εξετάσουμε την ίδια περίπτωση, αλλά για τη στιγμή που το αντίστροφο ρέει μέσω του αγωγού πλαισίου - το αρνητικό μισό κύμα του ρεύματος, η περιστροφή του οπλισμού θα λάβει χώρα στην αντίθετη κατεύθυνση.

Για να προσδώσουμε μια συνεχή κίνηση στο ρότορα στον στάτορα, δεν κατασκευάζεται ένα πλαίσιο περιέλιξης, αλλά ένας ορισμένος αριθμός από αυτά, έτσι ώστε κάθε ένα από αυτά να τροφοδοτείται από μια ξεχωριστή πηγή ρεύματος.

Η αρχή λειτουργίας ενός τριφασικού ηλεκτροκινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος με σύγχρονη περιστροφή των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων του δρομέα και του στάτη φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Σε αυτή τη δομή, εντός του μαγνητικού κυκλώματος στάτορα, τοποθετούνται τρεις περιελίξεις Α, Β και C, μετατοπισμένες σε γωνίες 120 μοιρών μεταξύ τους. Η περιέλιξη Α επισημαίνεται με κίτρινο χρώμα, B με πράσινο χρώμα και C με κόκκινο χρώμα. Κάθε τύλιξη γίνεται στα ίδια πλαίσια όπως στην προηγούμενη περίπτωση.

Στην εικόνα για κάθε περίπτωση, το ρεύμα περνάει μόνο από ένα τύλιγμα στην προς τα εμπρός ή την αντίστροφη κατεύθυνση, η οποία υποδεικνύεται με σημάδια "+" και "-".

Με το πέρασμα του θετικού μισού κύματος στη φάση Α στην προς τα εμπρός κατεύθυνση, ο άξονας του πεδίου του ρότορα παίρνει μια οριζόντια θέση επειδή οι μαγνητικοί πόλοι του στάτορα σχηματίζονται σε αυτό το επίπεδο και προσελκύουν την κινούμενη άγκυρα. Αντίθετα από τους πόλους του ρότορα τείνουν να προσεγγίζουν τους πόλους του στάτορα.

Όταν το θετικό μισό κύμα πηγαίνει στη φάση C, η άγκυρα θα γυρίσει 60 μοίρες δεξιόστροφα. Αφού εφαρμοστεί ρεύμα στη φάση Β, θα υπάρξει ανάλογη περιστροφή του οπλισμού. Κάθε διαδοχική ροή ρεύματος στην επόμενη φάση της επόμενης περιέλιξης θα περιστρέψει τον δρομέα.

Εάν η τάση ενός τριφασικού δικτύου που μετατοπίζεται υπό γωνία 120 μοιρών εφαρμόζεται σε κάθε περιέλιξη, τότε εναλλάσσονται ρεύματα θα κυκλοφορούν σε αυτά, τα οποία εκτονώ το οπλισμό και δημιουργούν την σύγχρονη περιστροφή του με το παρεχόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.

Ο ίδιος μηχανικός σχεδιασμός χρησιμοποιείται επιτυχώς σε ένα τριφασικό κινητήρα στύσης. Μόνο σε κάθε περιέλιξη μέσω ελέγχου ενός ειδικού ελεγκτή (οδηγός βηματικού κινητήρα) εφαρμόζονται παλμοί DC και αφαιρούνται σύμφωνα με τον αλγόριθμο που περιγράφηκε παραπάνω.

Η εκκίνηση τους αρχίζει μια περιστροφική κίνηση και ο τερματισμός σε ένα συγκεκριμένο χρονικό σημείο παρέχει μια περιστροφική δόση του άξονα και ένα σταμάτημα σε προγραμματισμένη γωνία για την εκτέλεση ορισμένων τεχνολογικών λειτουργιών.

Και στα δύο περιγραφόμενα τριφασικά συστήματα, η κατεύθυνση περιστροφής του οπλισμού μπορεί να αλλάξει. Για να γίνει αυτό, πρέπει απλώς να αλλάξετε την εναλλαγή φάσεων "Α" - "Β" - "C" σε άλλη, για παράδειγμα "Α" - "C" - "B".

Η ταχύτητα περιστροφής του δρομέα ρυθμίζεται από τη διάρκεια της περιόδου Τ. Η μείωσή του οδηγεί σε επιτάχυνση της περιστροφής. Το μέγεθος του εύρους του ρεύματος στη φάση εξαρτάται από την εσωτερική αντίσταση της περιέλιξης και την τιμή της τάσης που εφαρμόζεται σ 'αυτήν. Καθορίζει το μέγεθος της ροπής και της ισχύος του ηλεκτροκινητήρα.

Αυτά τα σχέδια κινητήρων έχουν το ίδιο μαγνητικό κύκλωμα στάτη με περιελίξεις όπως στα προηγουμένως θεωρούμενα μονοφασικά και τριφασικά μοντέλα. Παίρνουν το όνομά τους λόγω της ασύγχρονης περιστροφής των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων του οπλισμού και του στάτορα. Αυτό γίνεται με τη βελτίωση της διαμόρφωσης του ρότορα.

Ο πυρήνας του συναρμολογείται από πλάκες από ηλεκτρικούς χάλυβες με αυλακώσεις. Ακροδέκτες ρεύματος αλουμινίου ή χαλκού τοποθετούνται σε αυτά, τα οποία στα άκρα του οπλισμού κλείνουν με αγώγιμους δακτυλίους.

Όταν εφαρμόζεται τάση στις περιελίξεις του στάτορα, προκαλείται ηλεκτρικό ρεύμα στην περιέλιξη του ρότορα με ηλεκτροκινητική δύναμη και δημιουργείται μαγνητικό πεδίο οπλισμού. Η αλληλεπίδραση αυτών των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων αρχίζει την περιστροφή του άξονα του κινητήρα.

Σε αυτό το σχέδιο, η κίνηση του δρομέα είναι δυνατή μόνο αφού έχει προκύψει ένα περιστρεφόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο στον στάτορα και συνεχίζει σε έναν ασύγχρονο τρόπο λειτουργίας με αυτόν.

Οι ασύγχρονοι κινητήρες είναι απλούστεροι στο σχεδιασμό. Ως εκ τούτου, είναι φθηνότερα και χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις και οικιακές συσκευές.

Ηλεκτροκινητήρας ABB με αντιεκρηκτική προστασία

Πολλά όργανα εργασίας των βιομηχανικών μηχανισμών εκτελούν παλινδρομικές ή μεταφραστικές κινήσεις σε ένα επίπεδο, απαραίτητες για τη λειτουργία μηχανημάτων μεταλλοτεχνίας, οχημάτων, χτυπήματος σφυριών κατά την οδήγηση πασσάλων...

Η κίνηση ενός τέτοιου σώματος εργασίας με τη βοήθεια κιβωτίων ταχυτήτων, βιδών σφαιρών, ιμάντων κίνησης και παρόμοιων μηχανικών διατάξεων από περιστρεφόμενο ηλεκτρικό μοτέρ περιπλέκει τον σχεδιασμό. Μια σύγχρονη τεχνική λύση σε αυτό το πρόβλημα είναι η λειτουργία ενός γραμμικού ηλεκτροκινητήρα.

Σε αυτό, ο στάτορας και ο ρότορας είναι επιμήκεις με τη μορφή λωρίδων, αντί να τυλίγονται σε δακτυλίους, όπως στους περιστρεφόμενους ηλεκτρικούς κινητήρες.

Η αρχή της λειτουργίας συνίσταται στην παροχή μιας παλινδρομικής γραμμικής κίνησης στον δρομέα-δρομέα λόγω της μετάδοσης ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας από σταθερό στάτορα με μη κλεισμένο μαγνητικό κύκλωμα ορισμένου μήκους. Ένα εσωτερικό μαγνητικό πεδίο δημιουργείται μέσα από αυτό, ενεργοποιώντας εναλλάξ το ρεύμα.

Λειτουργεί στην περιέλιξη του οπλισμού με συλλέκτη. Οι δυνάμεις που προκύπτουν σε έναν τέτοιο κινητήρα μετακινούν τον δρομέα μόνο στην γραμμική διεύθυνση κατά μήκος των οδηγών.

Οι γραμμικοί κινητήρες έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με άμεσο ή εναλλασσόμενο ρεύμα, μπορούν να λειτουργούν σε σύγχρονη ή ασύγχρονη λειτουργία.

Κατανοούμε τις αρχές λειτουργίας των ηλεκτρικών κινητήρων: τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των διαφόρων τύπων

Οι ηλεκτροκινητήρες είναι συσκευές στις οποίες η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια. Η αρχή της δράσης τους βασίζεται στο φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.

Ωστόσο, οι τρόποι με τους οποίους αλληλεπιδρούν τα μαγνητικά πεδία, αναγκάζοντας τον ρότορα ενός κινητήρα να περιστραφεί, διαφέρουν σημαντικά ανάλογα με τον τύπο τάσης τροφοδοσίας - εναλλασσόμενο ή σταθερό.

Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος

Η αρχή της λειτουργίας ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος βασίζεται στην επίδραση της απομάκρυνσης όπως οι πόλοι μόνιμων μαγνητών και η προσέλκυση των αντίθετων. Η προτεραιότητα της εφεύρεσης της ανήκει στον ρώσικο μηχανικό B. S. Jacobi. Το πρώτο βιομηχανικό μοντέλο κινητήρα DC δημιουργήθηκε το 1838. Από τότε, ο σχεδιασμός του δεν έχει υποστεί σημαντικές αλλαγές.

Σε κινητήρες συνεχούς ρεύματος χαμηλής κατανάλωσης, ένας από τους μαγνήτες είναι φυσικός. Συνδέεται απευθείας στο σώμα του μηχανήματος. Το δεύτερο δημιουργείται στην περιέλιξη οπλισμού μετά τη σύνδεση μιας πηγής DC σε αυτήν. Για να το κάνετε αυτό, χρησιμοποιήστε μια ειδική συσκευή - μονάδα συλλογής βούρτσας. Ο ίδιος ο συλλέκτης είναι ένας αγώγιμος δακτύλιος τοποθετημένος στον άξονα του κινητήρα. Τα άκρα της περιέλιξης οπλισμού συνδέονται με αυτό.

Σε κινητήρες υψηλής ισχύος, οι φυσικοί μαγνήτες δεν χρησιμοποιούνται λόγω του μεγάλου βάρους τους. Για να δημιουργηθεί ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο του στάτορα, χρησιμοποιούνται αρκετές μεταλλικές ράβδοι, καθένα από τα οποία έχει τη δική του περιέλιξη ενός αγωγού συνδεδεμένου με τον θετικό ή αρνητικό δίαυλο ισχύος. Οι πόλοι του ίδιου ονόματος συνδέονται σε σειρά μεταξύ τους.

Ο αριθμός ζευγών πόλων στο περίβλημα του κινητήρα μπορεί να είναι ένας ή τέσσερις. Ο αριθμός των βουρτσών συλλογής στο οπλισμό συλλέκτη πρέπει να ταιριάζει.

Οι ηλεκτροκινητήρες υψηλής ισχύος έχουν μια σειρά από εποικοδομητικά κόλπα. Για παράδειγμα, μετά την εκκίνηση του κινητήρα και με αλλαγή του φορτίου σε αυτό, ο κόμβος των πινέλων συλλέκτη μετατοπίζεται με συγκεκριμένη γωνία έναντι της περιστροφής του άξονα. Με αυτόν τον τρόπο αντισταθμίζεται το αποτέλεσμα της "αντίδρασης του οπλισμού", που οδηγεί στο φρενάρισμα του άξονα και στη μείωση της απόδοσης της ηλεκτρικής μηχανής.

Υπάρχουν επίσης τρία σχέδια για τη σύνδεση ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος:

  • με παράλληλη διέγερση.
  • συνεπής ·
  • αναμειγνύονται

Η παράλληλη διέγερση είναι όταν μια άλλη ανεξάρτητη, συνήθως ρυθμιζόμενη (ρεοστάτη) ενεργοποιείται παράλληλα με την περιέλιξη του οπλισμού.

Διαδοχική - μια πρόσθετη περιέλιξη συνδέεται εν σειρά με το κύκλωμα τροφοδοσίας του οπλισμού. Αυτός ο τύπος σύνδεσης χρησιμοποιείται για να αυξήσει δραματικά την περιστροφική δύναμη του κινητήρα τη σωστή στιγμή. Για παράδειγμα, κατά την εκκίνηση των τρένων.

Οι ηλεκτροκινητήρες συνεχούς ρεύματος έχουν τη δυνατότητα να ρυθμίζουν ομαλά την ταχύτητα περιστροφής, έτσι ώστε να χρησιμοποιούνται ως έλξη σε ηλεκτρικά οχήματα και εξοπλισμό ανύψωσης.

AC κινητήρες - ποια είναι η διαφορά;

Η συσκευή και η αρχή της λειτουργίας του κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος για τη δημιουργία ροπής περιλαμβάνουν τη χρήση ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου. Θεωρούνται ότι είναι ο εφευρέτης της Ρωσικής μηχανικός MO Dolivo-Dobrovolsky, που δημιούργησε το 1890 το πρώτο του κινητήρα εμπορικό δείγμα και είναι ο ιδρυτής της θεωρίας και της τεχνικής εναλλασσόμενο τριφασικό ρεύμα.

Ένα περιστροφικό μαγνητικό πεδίο λαμβάνει χώρα στις τρεις περιελίξεις του στάτη του κινητήρα μόλις συνδεθούν με το κύκλωμα τάσης τροφοδοσίας. Ο ρότορας ενός τέτοιου ηλεκτρικού κινητήρα στην παραδοσιακή απόδοση δεν έχει περιελίξεις και είναι, κατά προσέγγιση, ένα κομμάτι από σίδερο, κάτι που μοιάζει με τροχό σκίουρου.

Το μαγνητικό πεδίο του στάτορα προκαλεί την εμφάνιση ρεύματος στον ρότορα και ένα πολύ μεγάλο, επειδή πρόκειται για μια βραχυκυκλωμένη δομή. Αυτό το ρεύμα προκαλεί την εμφάνιση του δικού του τομέα οπλισμού, το οποίο "αλληλοσυνδέεται" με τον μαγνητικό ιδρώτα του στροφέα του στάτορα και προκαλεί την περιστροφή της ατράκτου του κινητήρα προς την ίδια κατεύθυνση.

Η αρχή λειτουργίας ενός κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος με έναν παραδοσιακό βραχυκυκλωμένο δρομέα έχει πολύ μεγάλα ρεύματα εκκίνησης. Πιθανώς, πολλοί από εσάς το προσέξατε αυτό - όταν ξεκινάτε τους κινητήρες ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως αλλάζουν τη φωτεινότητα της λάμψης. Ως εκ τούτου, στις ηλεκτρικές μηχανές υψηλής ισχύος, χρησιμοποιείται ένας ρότορας φάσης - πάνω του τοποθετούνται τρεις περιελίξεις που συνδέονται με ένα "αστέρι".

Οι περιελίξεις του οπλισμού δεν συνδέονται με το δίκτυο και συνδέονται με την αντίσταση έναρξης μέσω μιας μονάδας συλλογής βούρτσας. Η διαδικασία ενεργοποίησης ενός τέτοιου κινητήρα συνίσταται στη σύνδεση με το δίκτυο τροφοδοσίας και στην προοδευτική μείωση της μηδενικής ενεργού αντίστασης στο κύκλωμα οπλισμού. Ο ηλεκτρικός κινητήρας ενεργοποιείται ομαλά και χωρίς υπερφόρτωση.

Χαρακτηριστικά της χρήσης ασύγχρονων κινητήρων σε μονοφασικό κύκλωμα

Παρά το γεγονός ότι το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτορα είναι πιο εύκολο να πάρει από μια τριφασική τάση, η αρχή της λειτουργίας ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα του επιτρέπει να λειτουργεί από ένα μονοφασικό οικιακό δίκτυο, εάν γίνουν κάποιες αλλαγές στο σχεδιασμό τους.

Για να γίνει αυτό, θα πρέπει να υπάρχουν δύο περιελίξεις στο στάτορα, ένα εκ των οποίων είναι "εκκίνηση". Το ρεύμα σε αυτό μετατοπίζεται σε φάση κατά 90 ° λόγω της συμπερίληψης ενός φορτίου στο κύκλωμα. Συχνότερα χρησιμοποιείται για αυτόν τον πυκνωτή.

Με τροφοδοσία από οικιακή πρίζα, μπορείτε και βιομηχανικό τριφασικό κινητήρα. Για να γίνει αυτό, στο κιβώτιο ακροδεκτών συνδέονται δύο περιελίξεις σε ένα και ένας πυκνωτής είναι ενεργοποιημένος σε αυτό το κύκλωμα. Με βάση την αρχή της λειτουργίας των ασύγχρονων ηλεκτρικών κινητήρων που κινούνται από ένα μονοφασικό κύκλωμα, πρέπει να σημειωθεί ότι έχουν χαμηλότερη απόδοση και είναι πολύ ευαίσθητα σε υπερφόρτωση.

Παγκόσμιοι συλλεκτικοί κινητήρες - αρχή λειτουργίας και χαρακτηριστικά

Σε ηλεκτρικά εργαλεία οικιακής χρήσης χαμηλής ισχύος, τα οποία απαιτούν χαμηλά ρεύματα εκκίνησης, υψηλή ροπή, υψηλή ταχύτητα περιστροφής και δυνατότητα ομαλής ρύθμισης, χρησιμοποιούνται οι επονομαζόμενοι κινητήρες συλλογικής συλλογής. Με τον σχεδιασμό, είναι παρόμοια με τους κινητήρες συνεχούς ρεύματος με διαδοχική διέγερση.

Σε τέτοιους κινητήρες, το μαγνητικό πεδίο του στάτορα παράγεται λόγω της τάσης τροφοδοσίας. Μόνο ο σχεδιασμός των μαγνητικών πυρήνων έχει ελαφρώς τροποποιηθεί - δεν χυτεύεται, αλλά ένας επιλογέας, ο οποίος επιτρέπει τη μείωση της αντιστροφής της μαγνήτισης και της θέρμανσης από ρεύματα Foucault. Μια επαγωγική σειρά που συνδέεται με το κύκλωμα οπλισμού καθιστά δυνατή την αλλαγή της κατεύθυνσης του μαγνητικού πεδίου του στάτορα και του οπλισμού στην ίδια κατεύθυνση και στην ίδια φάση.

Ο σχεδόν πλήρης συγχρονισμός των μαγνητικών πεδίων επιτρέπει στον κινητήρα να αποκτήσει ορμή ακόμη και με σημαντικά φορτία στον άξονα, που απαιτούνται για τη λειτουργία τρυπανιών, περιστροφικών σφυριών, ηλεκτρικών σκουπιδιών, "Βουλγάρων" ή μηχανών λείανσης.

Εάν ένας μεταβλητός μετασχηματιστής περιλαμβάνεται στο κύκλωμα τροφοδοσίας ενός τέτοιου κινητήρα, τότε η συχνότητα περιστροφής του μπορεί να αλλάξει ομαλά. Αλλά η κατεύθυνση, όταν τροφοδοτείται από το κύκλωμα AC, δεν μπορεί ποτέ να αλλάξει.

Οι ηλεκτροκινητήρες έχουν την υψηλότερη απόδοση (πάνω από 80%) όλων των συσκευών που δημιουργούνται από τον άνθρωπο. Η εφεύρεσή τους στα τέλη του 19ου αιώνα μπορεί κάλλιστα να θεωρηθεί ποιοτικό πολιτιστικό άλμα, διότι χωρίς αυτούς είναι αδύνατο να φανταστεί κανείς τη ζωή της σύγχρονης κοινωνίας με βάση τις υψηλές τεχνολογίες και κάτι ακόμα πιο αποτελεσματικό δεν έχει επινοηθεί.

Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα

Ένας ηλεκτρικός κινητήρας είναι μια ηλεκτρική συσκευή για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια. Σήμερα, οι ηλεκτροκινητήρες χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία για την οδήγηση διαφόρων μηχανών και μηχανισμών. Στο σπίτι, εγκαθίστανται σε ένα πλυντήριο ρούχων, ψυγείο, αποχυμωτή, επεξεργαστή τροφίμων, ανεμιστήρες, ηλεκτρικές ξυριστικές μηχανές κλπ. Κινητήρες που κινούνται σε κίνηση, συσκευές και μηχανισμοί που συνδέονται με αυτό.

Σε αυτό το άρθρο θα μιλήσω για τους πιο συνηθισμένους τύπους και αρχές λειτουργίας ηλεκτρικών κινητήρων AC, που χρησιμοποιούνται ευρέως στο γκαράζ, στο σπίτι ή στο εργαστήριο.

Πώς λειτουργεί ένας ηλεκτροκινητήρας

Ο κινητήρας βασίζεται στο αποτέλεσμα που ανακαλύφθηκε από τον Michael Faraday το 1821. Έκανε την ανακάλυψη ότι στην αλληλεπίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος σε έναν αγωγό και έναν μαγνήτη, μπορεί να προκύψει συνεχής περιστροφή.

Εάν ένα πλαίσιο τοποθετηθεί σε ένα κατακόρυφο μαγνητικό πεδίο σε ομοιόμορφη θέση και ένα ρεύμα περνά μέσα από αυτό, τότε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο θα προκύψει γύρω από τον αγωγό, ο οποίος θα αλληλεπιδράσει με τους πόλους των μαγνητών. Από ένα πλαίσιο θα απωθείται και το άλλο θα προσελκύσει.

Ως αποτέλεσμα, το πλαίσιο θα γυρίσει σε οριζόντια θέση, στην οποία το αποτέλεσμα του μαγνητικού πεδίου στον αγωγό θα είναι μηδέν. Προκειμένου η περιστροφή να συνεχιστεί, πρέπει να προσθέσετε ένα άλλο πλαίσιο υπό γωνία ή να αλλάξετε την κατεύθυνση του ρεύματος στο πλαίσιο στην κατάλληλη στιγμή.

Στο σχήμα, αυτό γίνεται με τη βοήθεια δύο ημικυκλίων, τα οποία γειτνιάζουν με τις πλάκες επαφής από την μπαταρία. Ως αποτέλεσμα, μετά από μια μισή στροφή, η πολικότητα αλλάζει και η περιστροφή συνεχίζεται.

Στους σύγχρονους ηλεκτρικούς κινητήρες, αντί για μόνιμους μαγνήτες, χρησιμοποιούνται πηνία επαγωγής ή ηλεκτρομαγνήτες για τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου. Εάν αποσυναρμολογήσετε οποιοδήποτε κινητήρα, τότε θα δείτε πηνία καλυμμένου καλωδίου με μονωτικό βερνίκι. Αυτά τα πηνία είναι ο ηλεκτρομαγνήτης, ή όπως αποκαλούνται οι τύλιγες διέγερσης.

Στην καθημερινή ζωή, οι ίδιοι μόνιμοι μαγνήτες χρησιμοποιούνται στα παιδικά παιχνίδια με μπαταρίες.

Σε άλλους, ισχυρότερους κινητήρες, χρησιμοποιούνται μόνο ηλεκτρομαγνήτες ή περιελίξεις. Το περιστρεφόμενο τμήμα μαζί τους καλείται ρότορα και το σταθερό μέρος είναι ο στάτορας.

Τύποι ηλεκτρικών κινητήρων

Σήμερα, υπάρχουν πολλοί ηλεκτρικοί κινητήρες διαφορετικών σχεδίων και τύπων. Μπορούν να χωριστούν ανάλογα με τον τύπο τροφοδοσίας:

  1. AC που τροφοδοτείται απευθείας από το δίκτυο.
  2. DC, που τροφοδοτούνται από μπαταρίες, μπαταρίες, τροφοδοτικά ή άλλες πηγές DC.

Σύμφωνα με την αρχή της εργασίας:

  1. Σύγχρονη, στην οποία υπάρχει περιέλιξη στο ρότορα και μηχανισμός βούρτσας για την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος.
  2. Ασύγχρονος, ο ευκολότερος και πιο κοινός τύπος κινητήρα. Δεν έχουν πινέλα και περιελίξεις στο ρότορα.

Ένας συγχρονισμένος κινητήρας περιστρέφεται συγχρόνως με ένα μαγνητικό πεδίο που τον περιστρέφει και με έναν ασύγχρονο κινητήρα ο ρότορας περιστρέφεται πιο αργά από ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο στον στάτορα.

Η αρχή λειτουργίας και ασύγχρονος κινητήρας της συσκευής

Στην περίπτωση ενός ασύγχρονου κινητήρα, οι περιελίξεις του στάτορα στοιβάζονται (για 380 Volts θα υπάρχουν 3), οι οποίες δημιουργούν ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Οι άκρες σύνδεσης τους εμφανίζονται σε ειδικό τερματικό. Οι περιελίξεις ψύχονται λόγω του ανεμιστήρα που είναι τοποθετημένος στον άξονα στο άκρο του ηλεκτροκινητήρα.

Ο ρότορας, ο οποίος είναι ενσωματωμένος με τον άξονα, είναι κατασκευασμένος από μεταλλικές ράβδους, οι οποίοι είναι κλεισμένοι μεταξύ τους και στις δύο πλευρές, γι 'αυτό ονομάζεται βραχυκύκλωμα.
Χάρη σε αυτό το σχέδιο, εξαλείφεται η ανάγκη συχνής περιοδικής συντήρησης και αντικατάστασης των πινέλων τροφοδοσίας, η αξιοπιστία, η ανθεκτικότητα και η αξιοπιστία πολλαπλασιάζονται.

Κατά κανόνα, η κύρια αιτία ασύγχρονης θραύσης του κινητήρα είναι η φθορά των εδράνων στα οποία περιστρέφεται ο άξονας.

Η αρχή της λειτουργίας. Για να λειτουργήσει ένας ασύγχρονος κινητήρας, είναι απαραίτητο ο ρότορας να περιστρέφεται πιο αργά από το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο του στάτορα, ως αποτέλεσμα του οποίου προκαλείται ηλεκτρομαγνητικό πεδίο (ηλεκτρικό ρεύμα) στον ρότορα. Εδώ η σημαντική προϋπόθεση είναι, αν ο ρότορας περιστρέφεται με την ίδια ταχύτητα με το μαγνητικό πεδίο, τότε σε αυτό, σύμφωνα με το νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, δεν θα υπήρχε EMF και επομένως δεν θα υπήρχε περιστροφή. Αλλά στην πραγματικότητα, λόγω της τριβής των ρουλεμάν ή του φορτίου στον άξονα, ο δρομέας θα περιστρέφεται πάντα πιο αργά.

Οι μαγνητικοί πόλοι συνεχώς περιστρέφονται στις περιελίξεις του κινητήρα και η κατεύθυνση του ρεύματος στο ρότορα αλλάζει διαρκώς. Σε μια χρονική στιγμή, για παράδειγμα, η κατεύθυνση των ρευμάτων στις περιελίξεις του στάτη και του ρότορα παρουσιάζεται σχηματικά με τη μορφή σταυρών (το ρεύμα ρέει από εμάς) και των σημείων (το ρεύμα ρέει προς εμάς). Το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο απεικονίζεται απεικονιζόμενο από τη διακεκομμένη γραμμή.

Για παράδειγμα, πώς λειτουργεί ένα κυκλικό πριόνι. Ο μεγαλύτερος κύκλος εργασιών της δεν είναι φορτίο. Αλλά μόλις αρχίσουμε να κόβουμε την πλάκα, μειώνεται η ταχύτητα περιστροφής και ταυτόχρονα ο ρότορας αρχίζει να περιστρέφεται πιο αργά σε σχέση με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και, σύμφωνα με τους νόμους της ηλεκτροτεχνίας, αρχίζει να προκαλεί μια ακόμη μεγαλύτερη τιμή EMF. Το ρεύμα που καταναλώνεται από τον κινητήρα μεγαλώνει και αρχίζει να λειτουργεί με πλήρη ισχύ. Εάν το φορτίο στον άξονα είναι τόσο μεγάλο που σταματάει, τότε μπορεί να προκληθεί βλάβη στον βραχυκυκλωμένο δρομέα λόγω της μέγιστης τιμής του emf που προκαλείται σε αυτόν. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι σημαντικό να επιλέξετε τον κινητήρα, την κατάλληλη ισχύ. Αν πάρουμε περισσότερα, τότε η κατανάλωση ενέργειας θα είναι αδικαιολόγητη.

Η ταχύτητα περιστροφής του δρομέα εξαρτάται από τον αριθμό των πόλων. Σε 2 πόλους, η ταχύτητα περιστροφής θα είναι ίση με την ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου, ίση με το μέγιστο 3000 περιστροφές ανά δευτερόλεπτο σε συχνότητα δικτύου 50 Hz. Για να μειώσετε κατά το ήμισυ την ταχύτητα, είναι απαραίτητο να αυξήσετε τον αριθμό των πόλων στον στάτορα στα τέσσερα.

Ένα σημαντικό μειονέκτημα των ασύγχρονων κινητήρων είναι ότι τροφοδοτούνται για να ρυθμίσουν την ταχύτητα περιστροφής του άξονα μόνο με αλλαγή της συχνότητας ηλεκτρικού ρεύματος. Και έτσι δεν είναι δυνατόν να επιτευχθεί μια σταθερή συχνότητα περιστροφής του άξονα.

Η αρχή λειτουργίας και η διάταξη ενός σύγχρονου κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος

Αυτός ο τύπος ηλεκτρικού κινητήρα χρησιμοποιείται στην καθημερινή ζωή, όπου απαιτείται σταθερή ταχύτητα περιστροφής, η δυνατότητα ρύθμισης του, καθώς και αν απαιτείται ταχύτητα περιστροφής άνω των 3000 περιστροφών ανά λεπτό (αυτό είναι το μέγιστο για ασύγχρονη).

Οι σύγχρονοι κινητήρες εγκαθίστανται σε ηλεκτρικό εργαλείο, ηλεκτρική σκούπα, πλυντήριο ρούχων κ.λπ.

Στην περίπτωση ενός σύγχρονου ηλεκτροκινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος υπάρχουν περιελίξεις (3 στο σχήμα), οι οποίες επίσης τυλίγονται στον δρομέα ή στην άγκυρα (1). Οι αγωγοί τους είναι συγκολλημένοι στους τομείς του δακτυλίου συλλέκτη ή του συλλέκτη (5), στον οποίο εφαρμόζεται τάση με τη χρήση βούρτσας γραφίτη (4). Σε ποια συμπεράσματα βρίσκονται, έτσι ώστε οι βούρτσες πάντα να παρέχουν τάση μόνο για ένα ζεύγος.

Οι πιο συχνές βλάβες των κινητήρων συλλογής είναι:

  1. Εξαντλήθηκε η κακή επαφή τους λόγω της εξασθένησης του ελατηρίου σύσφιξης.
  2. Μόλυνση του συλλέκτη. Καθαρίστε με αλκοόλη ή γυαλόχαρτο μηδέν.
  3. Φόρεμα.

Η αρχή της λειτουργίας. Η ροπή σε έναν ηλεκτρικό κινητήρα δημιουργείται ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ του ρεύματος οπλισμού και της μαγνητικής ροής στην περιέλιξη διέγερσης. Με αλλαγή στην κατεύθυνση του εναλλασσόμενου ρεύματος, η κατεύθυνση της μαγνητικής ροής ταυτόχρονα στο περίβλημα και στην άγκυρα θα αλλάξει, έτσι ώστε η περιστροφή να είναι πάντα στην ίδια κατεύθυνση.

Η ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής αλλάζει αλλάζοντας το μέγεθος της παρεχόμενης τάσης. Σε τρυπάνια και ηλεκτρικές σκούπες, χρησιμοποιείται ένας ρεοστάτης ή μεταβλητή αντίσταση.

Η αλλαγή στην κατεύθυνση περιστροφής είναι η ίδια με αυτή των κινητήρων συνεχούς ρεύματος, την οποία θα συζητήσω στο επόμενο άρθρο.

Η αρχή λειτουργίας και ο ηλεκτροκινητήρας της συσκευής

Οποιοσδήποτε ηλεκτροκινητήρας έχει σχεδιαστεί για να εκτελεί μηχανική εργασία λόγω της κατανάλωσης της ηλεκτρικής ισχύος που εφαρμόζεται σε αυτό, η οποία μετατρέπεται, κατά κανόνα, σε περιστροφική κίνηση. Αν και στην τεχνική υπάρχουν μοντέλα που δημιουργούν αμέσως την μεταφραστική κίνηση του σώματος εργασίας. Ονομάζονται γραμμικοί κινητήρες.

Στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις, οι ηλεκτροκινητήρες κινούν διάφορες μηχανές και μηχανικές συσκευές που εμπλέκονται στη διαδικασία κατασκευής.

Μέσα στις οικιακές συσκευές, οι ηλεκτροκινητήρες λειτουργούν σε πλυντήρια, ηλεκτρικές σκούπες, υπολογιστές, στεγνωτήρες μαλλιών, παιδικά παιχνίδια, ρολόγια και πολλές άλλες συσκευές.

Βασικές φυσικές διεργασίες και αρχή λειτουργίας

Τα ηλεκτρικά φορτία που κινούνται μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο, που ονομάζονται ηλεκτρικά ρεύματα, επηρεάζονται πάντοτε από μια μηχανική δύναμη που τείνει να εκτρέψει την κατεύθυνσή τους σε ένα επίπεδο κάθετο στον προσανατολισμό των γραμμών μαγνητικού πεδίου. Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται μέσω ενός μεταλλικού αγωγού ή ενός πηνίου κατασκευασμένου από αυτό, αυτή η δύναμη τείνει να κινεί / περιστρέφει κάθε αγωγό με ρεύμα και το τύλιγμα ως σύνολο.

Η παρακάτω εικόνα δείχνει το μεταλλικό πλαίσιο μέσω του οποίου ρέει το ρεύμα. Το μαγνητικό πεδίο που εφαρμόζεται σε αυτό δημιουργεί μια δύναμη F για κάθε κλάδο του πλαισίου, δημιουργώντας μια περιστροφική κίνηση.

Αυτή η ιδιότητα της αλληλεπίδρασης ηλεκτρικής και μαγνητικής ενέργειας με βάση τη δημιουργία μιας ηλεκτροκινητικής δύναμης σε ένα κλειστό αγώγιμο βρόχο που τίθεται στη δουλειά οποιουδήποτε ηλεκτροκινητήρα. Ο σχεδιασμός του περιλαμβάνει:

με την οποία ρέει το ηλεκτρικό ρεύμα. Τοποθετείται σε μια ειδική αγκύρωση και στερεώνεται στα έδρανα περιστροφής για να μειώσει την αντίσταση των δυνάμεων τριβής. Ο σχεδιασμός αυτός ονομάζεται ρότορας.

ένας στάτορας που δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο με τις γραμμές ισχύος του διεισδύει στα ηλεκτρικά φορτία που διέρχονται από τις στροφές της περιέλιξης του ρότορα.

στέγαση για να φιλοξενήσει τον στάτορα. Μέσα στο κύτος κατασκευάζονται ειδικές σχισμές προσγείωσης, μέσα στις οποίες τοποθετείται ο εξωτερικός κλωβός των εδράνων ρότορα.

Ο απλοποιημένος σχεδιασμός του πιο απλού ηλεκτροκινητήρα μπορεί να αναπαρασταθεί από την ακόλουθη εικόνα.

Όταν ο ρότορας περιστρέφεται, παράγεται ροπή, η ισχύς του οποίου εξαρτάται από το συνολικό σχεδιασμό της συσκευής, την ποσότητα της εφαρμοζόμενης ηλεκτρικής ενέργειας, τις απώλειές της κατά τη μετατροπή.

Η τιμή της μέγιστης δυνατής ισχύος της ροπής του κινητήρα είναι πάντοτε μικρότερη από την ηλεκτρική ενέργεια που εφαρμόζεται σε αυτήν. Χαρακτηρίζεται από το μέγεθος της απόδοσης.

Με τον τύπο του ρεύματος που ρέει μέσω των περιελίξεων, υποδιαιρούνται σε μοτέρ DC ή AC. Κάθε μία από αυτές τις δύο ομάδες έχει μεγάλο αριθμό τροποποιήσεων χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνολογικές διαδικασίες.

DC κινητήρες

Έχουν το μαγνητικό πεδίο του στάτορα που δημιούργησε σταθερά μόνιμους μαγνήτες ή ειδικούς ηλεκτρομαγνήτες με περιελίξεις διέγερσης. Η περιέλιξη του οπλισμού είναι σταθερά τοποθετημένη στον άξονα, ο οποίος στερεώνεται στα έδρανα και μπορεί να περιστρέφεται ελεύθερα γύρω από τον δικό του άξονα.

Η κύρια διάταξη ενός τέτοιου κινητήρα φαίνεται στο σχήμα.

Στον πυρήνα του οπλισμού των σιδηρομαγνητικών υλικών υπάρχει μια περιέλιξη που αποτελείται από δύο εξαρτήματα που συνδέονται στη σειρά, τα οποία συνδέονται σε αγώγιμες πλάκες συλλογής στο ένα άκρο και συνδέονται με το άλλο. Δύο βούρτσες κατασκευασμένες από γραφίτη βρίσκονται στα διαμετρικά αντίθετα άκρα του οπλισμού και πιέζονται επί των επιχρισμάτων επαφής των πλακών συλλογής.

Το θετικό δυναμικό της πηγής σταθερού ρεύματος τροφοδοτείται στη χαμηλότερη βούρτσα του μοτίβου και αρνητικό στο ανώτερο. Η κατεύθυνση του ρεύματος που ρέει μέσα από την περιέλιξη υποδηλώνεται με ένα κόκκινο βέλος με διάκενα.

Το ρεύμα προκαλεί το μαγνητικό πεδίο του βόρειου πόλου στο κάτω αριστερό τμήμα του οπλισμού, και ο νότιος πόλος στο δεξιό άνω μέρος (ο κανόνας του gimlet). Αυτό οδηγεί στην απόσπαση των στύλων του ρότορα από το σταθερό με το ίδιο όνομα και την έλξη στους αντίθετους πόλους του στάτορα. Ως αποτέλεσμα της εφαρμοζόμενης δύναμης, δημιουργείται μια περιστροφική κίνηση, η κατεύθυνση της οποίας δεικνύεται από ένα καφέ βέλος.

Με περαιτέρω περιστροφή του οπλισμού με αδράνεια, οι πόλοι μεταφέρονται σε άλλες πλάκες συλλέκτη. Η κατεύθυνση του ρεύματος σε αυτά αντιστρέφεται. Ο δρομέας συνεχίζει να περιστρέφεται περαιτέρω.

Ο απλός σχεδιασμός μιας τέτοιας συσκευής συλλέκτη οδηγεί σε μεγάλες απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας. Παρόμοιες μηχανές λειτουργούν σε συσκευές απλού σχεδιασμού ή παιχνίδια για παιδιά.

Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος που συμμετέχουν στη διαδικασία παραγωγής έχουν πιο σύνθετη δομή:

  • η περιέλιξη χωρίζεται όχι σε δύο, αλλά σε περισσότερα μέρη.
  • κάθε τμήμα της περιέλιξης στερεώνεται στον πόλο του.
  • η διάταξη συλλέκτη αποτελείται από έναν ορισμένο αριθμό μαξιλαριών για τον αριθμό των τμημάτων των περιελίξεων.

Ως αποτέλεσμα, μια ομαλή σύνδεση κάθε πόλου δημιουργείται μέσω των πλακών επαφής στις βούρτσες και την πηγή ρεύματος και μειώνεται η απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας.

Η συσκευή μιας τέτοιας αγκύρωσης εμφανίζεται στην εικόνα.

Με ηλεκτροκινητήρες συνεχούς ρεύματος, η κατεύθυνση περιστροφής του δρομέα μπορεί να αντιστραφεί. Για να γίνει αυτό, αρκεί να αλλάξετε την τρέχουσα κίνηση στην περιέλιξη στην αντίστροφη αλλαγή πολικότητας στην πηγή.

Κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος

Διαφέρουν από τις προηγούμενες δομές στο ότι το ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει στην περιέλιξη τους περιγράφεται από έναν ημιτονοειδή αρμονικό νόμο. αλλάζοντας περιοδικά την κατεύθυνση (σημείο). Για την τροφοδοσία τους η τάση τροφοδοτείται από εναλλάκτες με εναλλασσόμενο μέγεθος.

Ο στάτης τέτοιων κινητήρων εκτελείται από μαγνητικό αγωγό. Είναι κατασκευασμένο από σιδηρομαγνητικές πλάκες με αυλακώσεις στις οποίες τοποθετούνται περιελίξεις με διαμόρφωση πλαισίου (πηνίο).

Η παρακάτω εικόνα δείχνει την αρχή λειτουργίας ενός μονοφασικού μοτέρ εναλλασσομένου ρεύματος με σύγχρονη περιστροφή των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων του ρότορα και του στάτη.

Οι σχισμές του μαγνητικού κυκλώματος στάτη διατάσσονται διαμετρικά αντίθετα άκρα των αγωγών του πηνίου δείχνεται σχηματικά ως ένα πλαίσιο, επί του οποίου ένα εναλλασσόμενο ρεύμα.

Εξετάστε την περίπτωση για μια χρονική στιγμή που αντιστοιχεί στο πέρασμα του θετικού μέρους του μισού κύματος.

Στους δακτυλίους ρουλεμάν, ένας ρότορας με μόνιμα τοποθετημένο μαγνήτη περιστρέφεται ελεύθερα, με έντονο βόρειο "Ν στόμιο" και νότιο "S στόμιο" πόλο. Όταν ένα θετικό μισό κύμα ρεύματος ρέει μέσα από την περιέλιξη του στάτη, δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο με τους πόλους "S st" και "N st".

Οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης προκύπτουν μεταξύ των μαγνητικών πεδίων του δρομέα και του στάτορα (όπως οι πόλοι απωθεί και, αντίθετα από αυτούς που προσελκύουν) που τείνουν να μετατρέψουν τον οπλισμό του ηλεκτροκινητήρα από μια αυθαίρετη θέση στην τελική όταν οι αντίθετοι πόλοι είναι τοποθετημένοι το ένα σε σχέση με το άλλο.

Εάν εξετάσουμε την ίδια περίπτωση, αλλά για τη στιγμή που το αντίστροφο ρέει μέσω του αγωγού πλαισίου - το αρνητικό μισό κύμα του ρεύματος, η περιστροφή του οπλισμού θα λάβει χώρα στην αντίθετη κατεύθυνση.

Για να προσδώσουμε μια συνεχή κίνηση στο ρότορα στον στάτορα, δεν κατασκευάζεται ένα πλαίσιο περιέλιξης, αλλά ένας ορισμένος αριθμός από αυτά, έτσι ώστε κάθε ένα από αυτά να τροφοδοτείται από μια ξεχωριστή πηγή ρεύματος.

Η αρχή λειτουργίας ενός τριφασικού ηλεκτροκινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος με σύγχρονη περιστροφή των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων του δρομέα και του στάτη φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Σε αυτή τη δομή, εντός του μαγνητικού κυκλώματος στάτορα, τοποθετούνται τρεις περιελίξεις Α, Β και C, μετατοπισμένες σε γωνίες 120 μοιρών μεταξύ τους. Η περιέλιξη Α επισημαίνεται με κίτρινο χρώμα, B με πράσινο χρώμα και C με κόκκινο χρώμα. Κάθε τύλιξη γίνεται στα ίδια πλαίσια όπως στην προηγούμενη περίπτωση.

Στην εικόνα για κάθε περίπτωση, το ρεύμα περνάει μόνο από μία περιέλιξη προς τα εμπρός ή προς τα πίσω, η οποία υποδεικνύεται με τα σύμβολα "+" και "·".

Με το πέρασμα του θετικού μισού κύματος στη φάση Α στην προς τα εμπρός κατεύθυνση, ο άξονας του πεδίου του ρότορα παίρνει μια οριζόντια θέση επειδή οι μαγνητικοί πόλοι του στάτορα σχηματίζονται σε αυτό το επίπεδο και προσελκύουν την κινούμενη άγκυρα. Αντίθετα από τους πόλους του ρότορα τείνουν να προσεγγίζουν τους πόλους του στάτορα.

Όταν το θετικό μισό κύμα πηγαίνει στη φάση C, η άγκυρα θα γυρίσει 60 μοίρες δεξιόστροφα. Αφού εφαρμοστεί ρεύμα στη φάση Β, θα υπάρξει ανάλογη περιστροφή του οπλισμού. Κάθε διαδοχική ροή ρεύματος στην επόμενη φάση της επόμενης περιέλιξης θα περιστρέψει τον δρομέα.

Εάν η τάση ενός τριφασικού δικτύου που μετατοπίζεται υπό γωνία 120 μοιρών εφαρμόζεται σε κάθε περιέλιξη, τότε εναλλάσσονται ρεύματα θα κυκλοφορούν σε αυτά, τα οποία εκτονώ το οπλισμό και δημιουργούν την σύγχρονη περιστροφή του με το παρεχόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.

Ο ίδιος μηχανικός σχεδιασμός χρησιμοποιείται επιτυχώς σε ένα τριφασικό κινητήρα στύσης. Μόνο σε κάθε περιέλιξη μέσω ελέγχου ενός ειδικού ελεγκτή (οδηγός βηματικού κινητήρα) εφαρμόζονται παλμοί DC και αφαιρούνται σύμφωνα με τον αλγόριθμο που περιγράφηκε παραπάνω.

Η εκκίνηση τους αρχίζει μια περιστροφική κίνηση και ο τερματισμός σε ένα συγκεκριμένο χρονικό σημείο παρέχει μια περιστροφική δόση του άξονα και ένα σταμάτημα σε προγραμματισμένη γωνία για την εκτέλεση ορισμένων τεχνολογικών λειτουργιών.

Και στα δύο περιγραφόμενα τριφασικά συστήματα, η κατεύθυνση περιστροφής του οπλισμού μπορεί να αλλάξει. Για να γίνει αυτό, πρέπει απλώς να αλλάξετε την εναλλαγή φάσεων "Α" - "Β" - "C" σε άλλη, για παράδειγμα "Α" - "C" - "B".

Η ταχύτητα περιστροφής του δρομέα ρυθμίζεται από τη διάρκεια της περιόδου Τ. Η μείωσή του οδηγεί σε επιτάχυνση της περιστροφής. Το μέγεθος του εύρους του ρεύματος στη φάση εξαρτάται από την εσωτερική αντίσταση της περιέλιξης και την τιμή της τάσης που εφαρμόζεται σ 'αυτήν. Καθορίζει το μέγεθος της ροπής και της ισχύος του ηλεκτροκινητήρα.

Αυτά τα σχέδια κινητήρων έχουν το ίδιο μαγνητικό κύκλωμα στάτη με περιελίξεις όπως στα προηγουμένως θεωρούμενα μονοφασικά και τριφασικά μοντέλα. Παίρνουν το όνομά τους λόγω της ασύγχρονης περιστροφής των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων του οπλισμού και του στάτορα. Αυτό γίνεται με τη βελτίωση της διαμόρφωσης του ρότορα.

Ο πυρήνας του συναρμολογείται από πλάκες από ηλεκτρικούς χάλυβες με αυλακώσεις. Ακροδέκτες ρεύματος αλουμινίου ή χαλκού τοποθετούνται σε αυτά, τα οποία στα άκρα του οπλισμού κλείνουν με αγώγιμους δακτυλίους.

Όταν εφαρμόζεται τάση στις περιελίξεις του στάτορα, προκαλείται ηλεκτρικό ρεύμα στην περιέλιξη του ρότορα με ηλεκτροκινητική δύναμη και δημιουργείται μαγνητικό πεδίο οπλισμού. Η αλληλεπίδραση αυτών των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων αρχίζει την περιστροφή του άξονα του κινητήρα.

Σε αυτό το σχέδιο, η κίνηση του δρομέα είναι δυνατή μόνο αφού έχει προκύψει ένα περιστρεφόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο στον στάτορα και συνεχίζει σε έναν ασύγχρονο τρόπο λειτουργίας με αυτόν.

Οι ασύγχρονοι κινητήρες είναι απλούστεροι στο σχεδιασμό. Ως εκ τούτου, είναι φθηνότερα και χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις και οικιακές συσκευές.

Ηλεκτροκινητήρας ABB με αντιεκρηκτική προστασία

Πολλά όργανα εργασίας των βιομηχανικών μηχανισμών εκτελούν παλινδρομικές ή μεταφραστικές κινήσεις σε ένα επίπεδο, απαραίτητες για τη λειτουργία μηχανημάτων μεταλλοτεχνίας, οχημάτων, χτυπήματος σφυριών κατά την οδήγηση πασσάλων...

Η κίνηση ενός τέτοιου σώματος εργασίας με τη βοήθεια κιβωτίων ταχυτήτων, βιδών σφαιρών, ιμάντων κίνησης και παρόμοιων μηχανικών διατάξεων από περιστρεφόμενο ηλεκτρικό μοτέρ περιπλέκει τον σχεδιασμό. Μια σύγχρονη τεχνική λύση σε αυτό το πρόβλημα είναι η λειτουργία ενός γραμμικού ηλεκτροκινητήρα.

Σε αυτό, ο στάτορας και ο ρότορας είναι επιμήκεις με τη μορφή λωρίδων, αντί να τυλίγονται σε δακτυλίους, όπως στους περιστρεφόμενους ηλεκτρικούς κινητήρες.

Η αρχή της λειτουργίας συνίσταται στην παροχή μιας παλινδρομικής γραμμικής κίνησης στον δρομέα-δρομέα λόγω της μετάδοσης ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας από σταθερό στάτορα με μη κλεισμένο μαγνητικό κύκλωμα ορισμένου μήκους. Ένα εσωτερικό μαγνητικό πεδίο δημιουργείται μέσα από αυτό, ενεργοποιώντας εναλλάξ το ρεύμα.

Λειτουργεί στην περιέλιξη του οπλισμού με συλλέκτη. Οι δυνάμεις που προκύπτουν σε έναν τέτοιο κινητήρα μετακινούν τον δρομέα μόνο στην γραμμική διεύθυνση κατά μήκος των οδηγών.

Οι γραμμικοί κινητήρες έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με άμεσο ή εναλλασσόμενο ρεύμα, μπορούν να λειτουργούν σε σύγχρονη ή ασύγχρονη λειτουργία.

Τα μειονεκτήματα των γραμμικών κινητήρων είναι:

χαμηλή ενεργειακή απόδοση.

Βασικές έννοιες

Το πιο χαρακτηριστικό μαγνητικό φαινόμενο - η προσέλκυση τεμαχίων σιδήρου από έναν μαγνήτη - είναι γνωστό από την αρχαιότητα. Ένα άλλο πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό των μαγνητών είναι η παρουσία των πόλων τους: βόρεια (αρνητική) και νότια (θετική). Οι απέναντι πόλοι προσελκύουν και το ίδιο - απωθείται ο ένας τον άλλον.

Το μαγνητικό πεδίο μπορεί συμβατικά να εκπροσωπείται από γραμμές με τη μορφή μαγνητικής ροής που κινείται από τον βόρειο πόλο στον νότιο πόλο. Σε ορισμένες περιπτώσεις, για να προσδιορίσετε πού είναι βόρεια και όπου ο νότιος πόλος είναι αρκετά δύσκολη.

Γύρω από τον αγωγό, όταν περάσει ένα ηλεκτρικό ρεύμα, δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται ηλεκτρομαγνητισμός. Οι φυσικοί νόμοι είναι οι ίδιοι για τον μαγνητισμό και τον ηλεκτρομαγνητισμό.

Το μαγνητικό πεδίο γύρω από τους αγωγούς μπορεί να ενισχυθεί με την περιέλιξη τους σε πηνίο χάλυβα. Όταν ο αγωγός τυλίγεται σε ένα πηνίο, όλες οι γραμμές μαγνητικής ροής που σχηματίζονται από κάθε στροφή συγχωνεύονται και δημιουργούν ένα μόνο μαγνητικό πεδίο γύρω από το πηνίο.

Όσο περισσότερο στρέφεται το πηνίο, τόσο ισχυρότερο είναι το μαγνητικό πεδίο. Το πεδίο αυτό έχει τα ίδια χαρακτηριστικά με το φυσικό μαγνητικό πεδίο και επομένως έχει και βόρειο και νότιο πόλο.

Η περιστροφή του άξονα του κινητήρα λόγω του μαγνητικού πεδίου. Τα κύρια μέρη του κινητήρα: στάτορας και ρότορα.

Το κινητό τμήμα του ηλεκτροκινητήρα, το οποίο περιστρέφεται με τον άξονα του κινητήρα, κινείται μαζί με το μαγνητικό πεδίο του στάτορα.

Σταθερό στοιχείο κινητήρα. Περιλαμβάνει αρκετές περιελίξεις, η πολικότητα των οποίων αλλάζει όταν ένα εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) διέρχεται διαμέσου αυτών. Έτσι δημιουργείται ένα συνδυασμένο μαγνητικό πεδίο στάτη.

Περιστροφή μαγνητικού πεδίου

Το πλεονέκτημα των μαγνητικών πεδίων που δημιουργούνται από αγώγιμα πηνία είναι η δυνατότητα εναλλαγής των πόλων του μαγνήτη αλλάζοντας την κατεύθυνση του ρεύματος. Είναι αυτή η δυνατότητα αλλαγής πόλων που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια.

Πανομοιότυποι πόλοι μαγνητών απωθείται ο ένας τον άλλον, απέναντι από τους πόλους προσελκύοντας ο ένας τον άλλο. Μπορούμε να πούμε ότι αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται για να δημιουργήσει μια συνεχή κίνηση του δρομέα χρησιμοποιώντας μια σταθερή αλλαγή πολικότητας του στάτορα. Ο ρότορας εδώ είναι ένας μαγνήτης που μπορεί να περιστραφεί.

Εναλλαγή πόλου AC

Η πολικότητα αλλάζει διαρκώς με εναλλασσόμενο ρεύμα (AC). Στη συνέχεια, θα δούμε πώς αντικαθίσταται ο ρότορας από έναν μαγνήτη, ο οποίος περιστρέφεται κάτω από τη δράση της επαγωγής. Το εναλλασσόμενο ρεύμα διαδραματίζει σημαντικό ρόλο εδώ, γι 'αυτό θα ήταν χρήσιμο να δώσουμε εδώ μια σύντομη πληροφορία σχετικά με αυτό:

Κάτω από το εναλλασσόμενο ρεύμα νοείται ένα ηλεκτρικό ρεύμα, αλλάζοντας περιοδικά την κατεύθυνσή του στο κύκλωμα έτσι ώστε η μέση τιμή του ρεύματος για την περίοδο να είναι μηδέν. Ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο μπορεί να δημιουργηθεί χρησιμοποιώντας τριφασική ισχύ. Αυτό σημαίνει ότι ο στάτορας είναι συνδεδεμένος σε μια τριφασική πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος. Ένας πλήρης κύκλος ορίζεται ως κύκλος 360 μοιρών. Αυτό σημαίνει ότι κάθε φάση βρίσκεται σε σχέση με την άλλη υπό γωνία 120 μοιρών. Οι φάσεις απεικονίζονται ως ημιτονοειδείς καμπύλες, όπως φαίνεται στο σχήμα.

Τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα

Η τριφασική ισχύς είναι μια συνεχής σειρά επικαλυπτόμενων τάσεων εναλλασσόμενου ρεύματος (AC).

Οι παρακάτω σελίδες εξηγούν πώς αλληλεπιδρούν ο ρότορας και ο στάτορας, προκαλώντας την περιστροφή του ηλεκτροκινητήρα.

Για λόγους σαφήνειας, αντικαταστήσαμε τον ρότορα με περιστρεφόμενο μαγνήτη και τον στάτορα με πηνία. Στη δεξιά πλευρά της σελίδας υπάρχει μια εικόνα διπολικού τριφασικού ηλεκτροκινητήρα. Οι φάσεις συνδέονται σε ζεύγη: τα πηνία Α1 και Α2 αντιστοιχούν στην 1η φάση, τα Β1 και Β2 αντιστοιχούν στην 2η φάση. και το τρίτο αντιστοιχεί σε C1 και C2. Όταν εφαρμόζεται ρεύμα στα πηνία στάτορα, ένα από αυτά γίνεται το βόρειο πόλο, το άλλο - ο νότιος πόλος. Έτσι, αν A1 είναι ο βόρειος πόλος, τότε Α2 είναι ο νότιος πόλος.

Τροφοδοσία AC

Οι περιελίξεις των φάσεων Α, Β και C βρίσκονται το ένα σε σχέση με το άλλο υπό γωνία 120 μοιρών.

Ο αριθμός των πόλων ενός ηλεκτροκινητήρα καθορίζεται από τον αριθμό των διασταυρώσεων του πεδίου περιελίξεως από το πεδίο του ρότορα. Σε αυτή την περίπτωση, κάθε τύλιξη τέμνει δύο φορές, πράγμα που σημαίνει ότι αντιμετωπίζουμε έναν διπολικό στάτη. Έτσι, εάν κάθε τύλιξη εμφανίστηκε τέσσερις φορές, θα ήταν ένας τετραπολικός στάτορας κλπ.

Όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό ρεύμα στις περιελίξεις φάσης, ο άξονας του κινητήρα αρχίζει να περιστρέφεται με ταχύτητα που καθορίζεται από τον αριθμό των πόλων (τόσο μικρότεροι είναι οι πόλοι, τόσο μικρότερη είναι η ταχύτητα)

Παρακάτω περιγράφεται η φυσική αρχή λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα (πώς περιστρέφεται ο ρότορας μέσα στον στάτορα). Για λόγους σαφήνειας, αντικαταστήστε τον δρομέα με ένα μαγνήτη. Όλες οι αλλαγές στο μαγνητικό πεδίο συμβαίνουν πολύ γρήγορα, οπότε πρέπει να σπάσουμε όλη τη διαδικασία σε στάδια. Με τη διέλευση τριφασικού εναλλασσόμενου ρεύματος διαμέσου των περιελίξεων στάτορα σε αυτό δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο, με αποτέλεσμα μηχανικές δυνάμεις, αναγκάζοντας τον δρομέα να περιστραφεί προς την κατεύθυνση της περιστροφής του μαγνητικού πεδίου.

Αρχίζοντας την περιστροφή, ο μαγνήτης θα ακολουθήσει το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτορα. Το πεδίο του στάτορα αλλάζει κατά τέτοιο τρόπο ώστε να υποστηρίζει την περιστροφή σε μία κατεύθυνση.

Έχουμε διαπιστώσει προηγουμένως πώς ένας συνηθισμένος μαγνήτης περιστρέφεται σε στάτορα. Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος χρησιμοποιούν ρότορα, όχι μαγνήτες. Το μοντέλο μας είναι πολύ παρόμοιο με έναν πραγματικό δρομέα, εκτός από το ότι ο ρότορας είναι πολωμένος υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου. Αυτό προκαλείται από τη μαγνητική επαγωγή, λόγω της οποίας προκαλείται ηλεκτρικό ρεύμα στους αγωγούς του δρομέα.

Βασικά, ο ρότορας λειτουργεί ακριβώς όπως ένας μαγνήτης. Όταν ενεργοποιείται ο ηλεκτροκινητήρας, το ρεύμα περνάει από την περιέλιξη του στάτη και δημιουργεί ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που περιστρέφεται κατά την κατεύθυνση κάθετα προς τις περιελίξεις του ρότορα. Έτσι, ένα ρεύμα επάγεται στις περιελίξεις του ρότορα, το οποίο στη συνέχεια δημιουργεί ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο γύρω από τον ρότορα και την πόλωση του ρότορα.

Στην προηγούμενη ενότητα, για να διευκολύνεται η επεξήγηση της αρχής του ρότορα, αντικαθιστώντας τον με ένα μαγνήτη για λόγους σαφήνειας. Τώρα αντικαταστήστε το στάτη του μαγνήτη. Η επαγωγή είναι ένα φαινόμενο που συμβαίνει όταν ένας αγωγός κινείται σε ένα μαγνητικό πεδίο. Η σχετική κίνηση ενός αγωγού σε ένα μαγνητικό πεδίο οδηγεί στην εμφάνιση ενός καλούμενου επαγόμενου ηλεκτρικού ρεύματος στον αγωγό. Αυτό το επαγόμενο ρεύμα δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από κάθε περιέλιξη του αγωγού του δρομέα. Δεδομένου ότι η τριφασική ισχύς εναλλασσομένου ρεύματος προκαλεί την περιστροφή του μαγνητικού πεδίου του στάτη, το μαγνητικό πεδίο που προκαλείται από τον δρομέα θα ακολουθήσει αυτή την περιστροφή. Έτσι, ο άξονας του κινητήρα θα περιστραφεί. Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος αναφέρονται συχνά ως ηλεκτροκινητήρες επαγωγής εναλλασσόμενου ρεύματος ή IE (κινητήρες επαγωγής).

Αρχή λειτουργίας

Οι κινητήρες επαγωγής αποτελούνται από ρότορα και στάτορα.

Τα ρεύματα στις περιελίξεις του στάτορα παράγονται από την τάση φάσης, η οποία οδηγεί τον κινητήρα επαγωγής. Αυτά τα ρεύματα δημιουργούν ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, που ονομάζεται επίσης και πεδίο στάτορα. Το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτορα καθορίζεται από τα ρεύματα των περιελίξεων και τον αριθμό των περιελίξεων φάσης.

Ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο σχηματίζει μια μαγνητική ροή. Ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο είναι ανάλογο με την τάση και η μαγνητική ροή είναι ανάλογη με το ηλεκτρικό ρεύμα.

Το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτορα κινείται ταχύτερα από τον ρότορα, γεγονός που συμβάλλει στην επαγωγή ρευμάτων στις περιελίξεις των αγωγών του δρομέα, με αποτέλεσμα ένα μαγνητικό πεδίο του δρομέα. Τα μαγνητικά πεδία του στάτορα και του ρότορα σχηματίζουν τις ροές τους, αυτές οι ροές θα προσελκύονται η μία από την άλλη και θα δημιουργούν μια ροπή που προκαλεί την περιστροφή του ρότορα. Οι αρχές του κινητήρα επαγωγής φαίνονται στις εικόνες στο δεξί μέρος.

Έτσι, ο ρότορας και ο στάτης είναι τα πιο σημαντικά συστατικά ενός κινητήρα επαγωγής εναλλασσόμενου ρεύματος. Σχεδιάζονται με τη βοήθεια CAD (Computer Aided Design). Στη συνέχεια θα μιλήσουμε περισσότερο για το σχεδιασμό του ρότορα και του στάτορα.

Στατικός κινητήρας

Ο στάτορας είναι σταθερό ηλεκτρικό στοιχείο ηλεκτρικού κινητήρα. Περιλαμβάνει αρκετές περιελίξεις, η πολικότητα των οποίων αλλάζει όλη την ώρα όταν ένα εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) περνά μέσα από αυτά. Έτσι δημιουργείται ένα συνδυασμένο μαγνητικό πεδίο στάτη.

Όλοι οι στάτορες τοποθετούνται σε πλαίσιο ή περίβλημα. Το περίβλημα στάτη των ηλεκτρικών κινητήρων Grundfos για ηλεκτρικούς κινητήρες χωρητικότητας μέχρι 22 kW κατασκευάζεται συνήθως από αλουμίνιο και για ηλεκτροκινητήρες με μεγαλύτερη ισχύ - από χυτοσίδηρο. Ο ίδιος ο στάτης τοποθετείται στο περίβλημα του στάτορα. Αποτελείται από λεπτές πλάκες από ηλεκτρικό χάλυβα, τυλιγμένες με μονωμένο σύρμα. Ο πυρήνας αποτελείται από εκατοντάδες τέτοιες πλάκες. Όταν εφαρμόζεται ηλεκτρική ενέργεια, το εναλλασσόμενο ρεύμα περνάει μέσα από τις περιελίξεις, δημιουργώντας ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο κάθετο στους αγωγούς του δρομέα. Το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) προκαλεί περιστροφή του μαγνητικού πεδίου.

Η μόνωση του στάτορα πρέπει να πληροί τις απαιτήσεις του IEC 62114, όπου δίδονται διάφορες κατηγορίες προστασίας (από άποψη θερμοκρασίας) και θερμοκρασιακών μεταβολών (AT). Οι ηλεκτροκινητήρες Grundfos έχουν τάξη προστασίας F και όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, η τάξη Β. Η Grundfos παράγει 2-πολικούς κινητήρες ισχύος μέχρι 11 kW και 4-πολικούς κινητήρες μέχρι 5,5 kW. Η Grundfos αγοράζει πιο ισχυρούς ηλεκτροκινητήρες από άλλες εταιρείες των οποίων το επίπεδο ποιότητας προϊόντων είναι σύμφωνο με τα πρότυπα της Grundfos. Για τις αντλίες χρησιμοποιούνται κυρίως στάτορες με δύο, τέσσερις και έξι πόλους, δεδομένου ότι η ταχύτητα περιστροφής του άξονα του κινητήρα καθορίζει την πίεση και τον ρυθμό ροής της αντλίας. Μπορείτε να κάνετε τον στάτορα να λειτουργεί με διαφορετικές τάσεις, συχνότητες και εξόδους εξόδου, καθώς και για έναν μεταβλητό αριθμό πόλων.

Ηλεκτροκινητήρας

Στους ηλεκτρικούς κινητήρες, χρησιμοποιούνται οι αποκαλούμενοι «τροχοί σκίουρων» (βραχυκυκλωμένοι ρότορες), ο σχεδιασμός των οποίων μοιάζει με τύμπανα σκίουρος.

Όταν ο στάτορας περιστρέφεται, το μαγνητικό πεδίο κινείται κάθετα στις περιελίξεις των αγωγών του δρομέα. εμφανίζεται ένα ρεύμα. Αυτό το ρεύμα κυκλοφορεί μέσω των περιελίξεων των αγωγών και δημιουργεί μαγνητικά πεδία γύρω από κάθε αγωγό ρότορα. Δεδομένου ότι το μαγνητικό πεδίο στο στάτορα αλλάζει διαρκώς, το πεδίο στο ρότορα αλλάζει επίσης. Αυτή η αλληλεπίδραση προκαλεί την κίνηση του δρομέα. Όπως και ο στάτορας, ο ρότορας είναι κατασκευασμένος από πλάκες από ηλεκτρικό χάλυβα. Αλλά, σε αντίθεση με τον στάτορα, με περιελίξεις χάλκινων συρμάτων, οι περιελίξεις του ρότορα είναι κατασκευασμένες από χυτοπρεσαριστό αλουμίνιο ή σιλυμίνη, οι οποίες δρουν ως αγωγοί.

Ασύγχρονοι ηλεκτροκινητήρες

Στις προηγούμενες ενότητες, συζητήσαμε γιατί οι ηλεκτροκινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος ονομάζονται επίσης επαγωγικοί κινητήρες ή κινητήρες τύπου σκίουρος. Περαιτέρω θα εξηγήσουμε γιατί ονομάζονται επίσης ασύγχρονοι ηλεκτροκινητήρες. Σε αυτή την περίπτωση, λαμβάνεται υπόψη ο λόγος μεταξύ του αριθμού των πόλων και του αριθμού στροφών που έγιναν από τον ρότορα του ηλεκτροκινητήρα.

Η συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου θεωρείται ότι είναι η σύγχρονη συχνότητα περιστροφής (Ns). Η σύγχρονη ταχύτητα μπορεί να υπολογιστεί ως εξής: συχνότητα δικτύου (F) πολλαπλασιασμένη επί 120 και διαιρούμενη με τον αριθμό πόλων (P).

Εάν, για παράδειγμα, η συχνότητα δικτύου είναι 50 Hz, τότε η σύγχρονη ταχύτητα για έναν 2-πολικό ηλεκτρικό κινητήρα είναι 3000 σ.α.λ.

Η σύγχρονη ταχύτητα μειώνεται με τον αυξανόμενο αριθμό πόλων. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τις σύγχρονες ταχύτητες για διαφορετικούς αριθμούς πόλων.

Σύγχρονη ταχύτητα για διαφορετικό αριθμό πόλων

Η αρχή λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα

Ένας ηλεκτροκινητήρας είναι μια συσκευή της οποίας η αρχή της λειτουργίας είναι η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια. Ένας τέτοιος μετασχηματισμός χρησιμοποιείται για την έναρξη λειτουργίας όλων των ειδών εξοπλισμού, που κυμαίνονται από τον απλούστερο εξοπλισμό εργασίας έως τα αυτοκίνητα. Ωστόσο, με όλη τη χρησιμότητα και την παραγωγικότητα μιας τέτοιας μετατροπής των ενεργειών, υπάρχει μια μικρή παρενέργεια στην ιδιότητα αυτή, η οποία εκδηλώνεται σε αυξημένη παραγωγή θερμότητας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι ηλεκτροκινητήρες είναι εφοδιασμένοι με πρόσθετο εξοπλισμό που είναι σε θέση να το ψύξει και να του επιτρέψει να λειτουργεί σε αδιάλειπτη λειτουργία.

Κύρια λειτουργικά στοιχεία

Κάθε ηλεκτροκινητήρας αποτελείται από δύο βασικά στοιχεία, ένα από τα οποία είναι σταθερό, ένα τέτοιο στοιχείο ονομάζεται στάτορας. Το δεύτερο στοιχείο είναι κινητό, αυτό το τμήμα του κινητήρα ονομάζεται ρότορας. Ο ρότορας ενός ηλεκτροκινητήρα μπορεί να κατασκευάζεται σε δύο εκδόσεις, δηλαδή μπορεί να είναι βραχυκυκλωμένος και με περιελίξεις. Αν και ο τελευταίος τύπος σήμερα είναι αρκετά σπανιότατος, επειδή συσκευές όπως οι μετατροπείς συχνότητας χρησιμοποιούνται σήμερα ευρέως.

Η αρχή λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα βασίζεται στην υλοποίηση των ακόλουθων σταδίων εργασίας. Κατά την ενεργοποίηση, το αναδυόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτορα αρχίζει να περιστρέφεται στον στάτορα. Λειτουργεί στην περιέλιξη του στάτη, στην οποία προκύπτει ένα ρεύμα επαγωγής. Σύμφωνα με το νόμο του Αμπερέ, το ρεύμα αρχίζει να δρα πάνω στο ρότορα, το οποίο με την ενέργεια αυτή αρχίζει την περιστροφή του. Η ίδια η ταχύτητα του ρότορα εξαρτάται άμεσα από το πόσο ρεύμα ενέργειας προκύπτει, καθώς και από τον αριθμό των πόλων που προκύπτουν.

Ποικιλίες και είδη

Μέχρι σήμερα, οι συνηθέστεροι είναι οι κινητήρες του μαγνητοηλεκτρικού τύπου. Υπάρχει επίσης ένας τύπος ηλεκτρικών κινητήρων, οι οποίοι ονομάζονται υστέρηση, αλλά δεν είναι συνηθισμένοι. Ο πρώτος τύπος ηλεκτρικών κινητήρων, ενός μαγνητοηλεκτρικού τύπου, μπορεί να υποδιαιρεθεί περαιτέρω σε δύο υποτύπους, δηλαδή κινητήρες συνεχούς ρεύματος και κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος.

Ο πρώτος τύπος κινητήρα εκτελεί τις εργασίες του από τον DC, αυτοί οι τύποι ηλεκτρικών κινητήρων χρησιμοποιούνται όταν χρειάζεται η ρύθμιση των ταχυτήτων. Αυτές οι ρυθμίσεις γίνονται με μεταβολή της τάσης στον οπλισμό. Ωστόσο, τώρα υπάρχει μια μεγάλη ποικιλία όλων των ειδών μετατροπέων συχνότητας, έτσι ώστε αυτοί οι κινητήρες άρχισαν να χρησιμοποιούνται όλο και λιγότερο.

Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος λειτουργούν αντιστοίχως μέσω της δράσης ενός ρεύματος μεταβλητού τύπου. Έχει επίσης τη δική του ταξινόμηση, και οι κινητήρες χωρίζονται σε σύγχρονα και ασύγχρονα. Η κύρια διαφορά τους είναι η διαφορά στην περιστροφή των απαραίτητων στοιχείων, στην σύγχρονη κινούμενη αρμονική των μαγνητών κινείται με την ίδια ταχύτητα όπως ο ρότορας. Σε κινητήρες επαγωγής, αντίθετα, το ρεύμα προκύπτει λόγω της διαφοράς στις ταχύτητες κίνησης των μαγνητικών στοιχείων και του ρότορα.

Λόγω των μοναδικών χαρακτηριστικών τους και των αρχών λειτουργίας τους, οι ηλεκτροκινητήρες σήμερα είναι πολύ πιο συνηθισμένοι από, ας πούμε, κινητήρες εσωτερικής καύσης, δεδομένου ότι έχουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι αυτών. Έτσι, η απόδοση των ηλεκτρικών κινητήρων είναι πολύ υψηλή και μπορεί να φτάσει σχεδόν το 98%. Επίσης, οι ηλεκτροκινητήρες διακρίνονται από υψηλή ποιότητα και πολύ μεγάλη διάρκεια ζωής, δεν εκπέμπουν πολύ θόρυβο και κατά τη διάρκεια της λειτουργίας τους δεν εκπέμπουν δονήσεις. Το μεγάλο πλεονέκτημα αυτού του τύπου μηχανής είναι ότι δεν χρειάζονται καύσιμα και ως εκ τούτου δεν εκπέμπουν ρύπους στην ατμόσφαιρα. Επιπλέον, η χρήση τους είναι πολύ πιο οικονομική από τις μηχανές εσωτερικής καύσης.