Elektrik motorunun temel amacı. Elektrik motorunun çalışma prensibi

Tanım.

Elektrik motoru- dönüştürmek için tasarlanmış bir mekanizma veya özel bir makine elektrik enerjisiısıyı da serbest bırakan mekanik hale getirir.

Arka fon.

Zaten 1821'de, ünlü İngiliz bilim adamı Michael Faraday, elektrik enerjisini bir elektromanyetik alan aracılığıyla mekanik enerjiye dönüştürme ilkesini gösterdi. Kurulum, cıvaya batırılmış asılı bir telden oluşuyordu. Mıknatıs, cıva ile şişenin ortasına yerleştirildi. Devre kapatıldığında, tel mıknatısın etrafında dönmeye başladı ve telin etrafında ne olduğunu gösterdi, el. akım, bir elektrik alanı oluşturulur.

Motorun bu modeli genellikle okullarda ve üniversitelerde gösterildi. Bu motor en çok kabul edilir basit görünüm tüm elektrik motorları sınıfından. Daha sonra, Barlov'un Tekerleği şeklinde bir devam aldı. Bununla birlikte, yeni cihaz, ürettiği güç çok küçük olduğu için yalnızca tanıtım niteliğindeydi.

Bilim adamları ve mucitler, üretim ihtiyaçlarında kullanmak için motor üzerinde çalıştılar. Hepsi, motorun çekirdeğinin, bir silindir içindeki bir piston şeklinde, dönme-çevirme şeklinde bir manyetik alan içinde hareket etmesini sağlamaya çalıştı. buhar motoru. Rus mucit B.S. Jacobi her şeyi çok daha kolaylaştırdı. Motorunun çalışma prensibi, elektromıknatısların alternatif çekiciliği ve itilmesiydi. Elektromıknatısların bir kısmı bir galvanik pil ile çalıştırıldı ve içlerindeki akımın yönü değişmedi, diğer kısmı ise her devirde akım akışının yönünün değiştiği bir anahtar aracılığıyla aküye bağlandı. Elektromıknatısların polaritesi değişti ve hareketli elektromıknatısların her biri, karşılık gelen sabit elektromıknatıs tarafından çekildi veya itildi. Şaft hareket ediyordu.

Başlangıçta, motor gücü küçüktü ve sadece 15 W olarak gerçekleşti, değişikliklerden sonra Jacobi gücü 550 W'a çıkarmayı başardı. km/s Motor, 320 galvanik hücreden oluşan büyük bir pil ile çalıştırıldı. Modern elektrik motorlarının gücü 55 kW'ı aşıyor. Elektrik motorları satın alma konusunda.

Çalışma prensibi.

Bir elektrikli makinenin çalışması, elektromanyetik indüksiyon (EMI) olgusuna dayanmaktadır. EMR fenomeni, kapalı bir devreye giren manyetik akıdaki herhangi bir değişiklikle, içinde bir endüksiyon akımı oluşması gerçeğinde yatmaktadır (devre).

Motorun kendisi bir rotor (hareketli kısım - mıknatıs veya bobin) ve bir statordan (sabit kısım - bobin) oluşur. Çoğu zaman, motorun tasarımı iki bobindir. Stator, içinden akımın aktığı bir sargı ile kaplanmıştır. Akım, diğer bobini etkileyen bir manyetik alan oluşturur. İçinde, EMP nedeniyle, ilk bobine etki eden bir manyetik alan oluşturan bir akım da oluşur. Ve böylece her şey kapalı bir döngü içinde tekrar eder. Sonuç olarak, rotor ve stator alanlarının etkileşimi, motor rotorunu tahrik eden bir tork yaratır. Böylece, elektrik enerjisinin çeşitli cihazlarda, mekanizmalarda ve hatta arabalarda kullanılabilen mekanik enerjiye dönüşümü vardır.

Motor dönüşü

Elektrik motorlarının sınıflandırılması.

Yemek yolu ile:

DC motorlar- doğru akım kaynakları tarafından desteklenmektedir.
AC motorlar- alternatif akım kaynakları ile beslenir.
evrensel motorlar- hem doğru hem de alternatif akımla çalışır.

Tasarım gereği:

kollektör motoru- rotor konum sensörü ve akım anahtarı olarak bir fırça toplayıcı tertibatının kullanıldığı bir elektrik motoru.

fırçasız motor- aşağıdakileri kullanan kapalı bir sistemden oluşan bir elektrik motoru: kontrol sistemleri (koordinat dönüştürücü), güç yarı iletken dönüştürücü (inverter), rotor konum sensörü (RPS).

Kalıcı mıknatıslar tarafından tahrik edilir;
Armatür ve ikaz sargılarının paralel bağlanması ile;
Armatür ve ikaz sargılarının seri bağlantısı ile;
Armatür ve uyarma sargılarının karışık bağlantısı ile;

Aşama sayısına göre:

Tek aşama- manuel olarak başlatılırlar veya başlatma sargısı veya faz kaydırma devresi vardır.
iki fazlı
Üç faz
çok fazlı

Senkronizasyon ile:

Senkronize motor– Senkron hareketli AC elektrik motoru manyetik alan besleme gerilimi ve rotor.
asenkron motor- rotorun farklı bir hareket frekansına ve besleme voltajı tarafından oluşturulan manyetik alana sahip bir elektrik AC motoru.

Herhangi bir elektrik motoru, kendisine uygulanan ve kural olarak dönme hareketine dönüştürülen elektrik tüketimi nedeniyle mekanik iş yapmak üzere tasarlanmıştır. Teknolojide, çalışma vücudunun translasyon hareketini hemen yaratan modeller olmasına rağmen. Bunlara lineer motorlar denir.

Endüstriyel tesislerde, elektrik motorları, teknolojik üretim sürecinde yer alan çeşitli makineleri ve mekanik cihazları çalıştırır.

Elektrikli ev aletlerinin içinde elektrikli motorlar, çamaşır makineleri, elektrikli süpürgeler, bilgisayarlar, saç kurutma makineleri, çocuk oyuncakları, saatler ve diğer birçok cihaz.

Ana fiziksel süreçler ve çalışma prensibi

Elektrik akımı adı verilen içeride hareket eden elektrik yükleri, manyetik kuvvet çizgilerinin yönüne dik bir düzlemde yönlerini değiştirme eğiliminde olan mekanik bir kuvvetten her zaman etkilenir. Bir elektrik akımı bir metal iletkenden veya bundan yapılmış bir bobinden geçtiğinde, bu kuvvet akım taşıyan her bir iletkeni ve tüm sargıyı bir bütün olarak hareket ettirme/döndürme eğilimindedir.

Aşağıdaki resim, içinden akımın geçtiği metal bir çerçeveyi göstermektedir. Ona uygulanan manyetik alan, çerçevenin her dalı için bir dönme hareketi oluşturan bir F kuvveti oluşturur.

Kapalı bir akım taşıyan devrede bir elektromotor kuvvetinin yaratılmasına dayanan elektrik ve manyetik enerjinin etkileşiminin bu özelliği, herhangi bir elektrik motorunun çalıştırılmasına neden olur. Tasarımı şunları içerir:

elektrik akımının aktığı sargı. Sürtünme kuvvetlerinin karşı etkisini azaltmak için özel bir göbek-ankraj üzerine yerleştirilir ve döner yataklara sabitlenir. Bu tasarıma rotor denir;

kuvvet çizgileriyle rotor sargılarının dönüşlerinden geçen elektrik yüklerine nüfuz eden bir manyetik alan yaratan bir stator;

stator için konut. Muhafazanın içinde, içine rotor yataklarının dış kafeslerinin monte edildiği özel iniş soketleri yapılır.

Basitleştirilmiş, en basit elektrik motorunun tasarımı, aşağıdaki formun bir resmi ile gösterilebilir.

Rotor döndüğünde, gücü bağlı olan bir tork oluşturulur. Genel tasarım cihazlar, uygulanan elektrik enerjisinin büyüklüğü, dönüşümler sırasında kayıpları.

Motorun mümkün olan maksimum torkunun değeri her zaman kendisine uygulanan elektrik enerjisinden daha azdır. Verimlilik faktörünün değeri ile karakterize edilir.

Elektrik motoru çeşitleri

Sargılardan geçen akımın türüne göre DC veya AC motorlara ayrılırlar. Bu iki grubun her birinin çok sayıdaçeşitli teknolojik süreçleri kullanarak modifikasyonlar.

DC motorlar

Kalıcı olarak sabitlenmiş veya uyarma sargılı özel elektromıknatıslar tarafından oluşturulan bir stator manyetik alanına sahiptirler. Armatür sargısı, yataklara sabitlenmiş ve kendi ekseni etrafında serbestçe dönebilen mile rijit bir şekilde monte edilmiştir.

Böyle bir motorun ana cihazı şekilde gösterilmiştir.

Ferromanyetik malzemelerden yapılmış armatürün göbeğinde, bir ucu iletken kollektör plakalarına bağlı, diğer ucu birbiriyle komütatör olan seri bağlı iki parçadan oluşan bir sargı vardır. İki grafit fırça, armatürün taban tabana zıt uçlarında bulunur ve kollektör plakalarının temas pedlerine bastırılır.

Modelin alt fırçasına sabit bir akım kaynağının pozitif potansiyeli ve üst fırçaya negatif bir potansiyel verilir. Sargıdan geçen akımın yönü noktalı kırmızı okla gösterilir.

Akım, armatürün sol alt kısmında kuzey kutbunun ve sağ üst kısmındaki güney kutbunun manyetik alanına neden olur (jimlet kuralı). Bu, rotor kutuplarının aynı isimdeki sabit olanlardan stator üzerindeki zıt kutuplara doğru itilmesine yol açar. Uygulanan kuvvetin bir sonucu olarak, yönü kahverengi okla gösterilen bir dönme hareketi meydana gelir.

Armatür daha fazla döndürüldüğünde, atalet ile kutuplar diğer kollektör plakalarına geçer. İçlerindeki akımın yönü tersine çevrilir. Rotor daha fazla dönmeye devam eder.

Böyle bir toplayıcı cihazın basit tasarımı, büyük elektrik enerjisi kayıplarına yol açar. Bu tür motorlar, basit tasarımlı cihazlarda veya çocuklar için oyuncaklarda çalışır.

Üretim sürecine dahil olan DC motorlar daha karmaşık bir tasarıma sahiptir:

sarım ikiye bölünmez, ancak büyük miktar parçalar;

her sarım bölümü kendi direğine monte edilir;

kollektör cihazı, sarım bölümlerinin sayısına göre belirli sayıda kontak pedi ile yapılır.

Bunun sonucunda her bir kutbun temas plakaları vasıtasıyla fırçalara ve akım kaynağına düzgün bir şekilde bağlanması sağlanır ve güç kayıpları azaltılır.

Böyle bir çapanın cihazı resimde gösterilmektedir.

Elektrik DC motorları ile rotorun dönüş yönü tersine çevrilebilir. Bunu yapmak için, kaynaktaki polariteyi değiştirerek sargıdaki akımın hareketini tersine değiştirmek yeterlidir.

AC motorlar

Sargılarında akan elektrik akımının yönü (işareti) periyodik olarak değiştirilerek açıklanmasıyla önceki tasarımlardan farklıdırlar. Onlara güç sağlamak için voltaj, işaret değişkenli bir değere sahip jeneratörlerden sağlanır.

Bu tür motorların statoru bir manyetik devre ile yapılır. Sargı dönüşlerinin bir çerçeve (bobin) konfigürasyonu ile yerleştirildiği oluklara sahip ferromanyetik plakalardan yapılmıştır.

senkron motorlar

Aşağıdaki resim gösterir tek fazlı AC motorun çalışma prensibi rotor ve statorun elektromanyetik alanlarının senkron dönüşü ile.

Stator manyetik devresinin oluklarında, taban tabana zıt uçlarda, alternatif akımın içinden geçtiği bir çerçeve şeklinde şematik olarak gösterilen sargı iletkenleri yerleştirilir.

Yarım dalgasının pozitif kısmının geçişine karşılık gelen zaman anını düşünün.

Yatak kafeslerinde, yerleşik sabit mıknatıslı bir rotor, kuzey “N ağzı” ve güney “S ağzı” kutuplarının belirgin olduğu serbestçe döner. Stator sargısından pozitif bir yarım akım dalgası aktığında, içinde "S st" ve "N st" kutuplu bir manyetik alan oluşturulur.

Rotor ve statorun manyetik alanları (aynı adı taşıyan kutuplar iter ve zıt kutuplar çeker) arasında, elektrik motorunun armatürünü keyfi bir konumdan nihai konuma döndürme eğiliminde olan etkileşim kuvvetleri ortaya çıkar. zıt kutuplar birbirine olabildiğince yakındır.

Aynı durumu düşünürsek, ancak ters - negatif yarım akım akımının çerçeve iletkeninden aktığı an için, armatürün dönüşü ters yönde gerçekleşir.

Statordaki rotora sürekli hareket vermek için, bir çerçeve sarımı değil, belirli sayıda yapılır, böylece her birine ayrı bir akım kaynağı tarafından güç verilir.

Senkron dönüşlü üç fazlı bir AC motorun çalışma prensibi rotor ve statorun elektromanyetik alanları aşağıdaki resimde gösterilmiştir.

Bu tasarımda, stator manyetik devresinin içine birbirine 120 derecelik açılarla kaydırılmış üç sargı A, B ve C monte edilmiştir. A sargısı sarı, B sargısı yeşil ve C sargısı kırmızı renkle vurgulanır. Her sarım, önceki durumda olduğu gibi aynı çerçevelerle yapılır.

Her durum için resimde akım, "+" ve "-" işaretleri ile gösterilen ileri veya geri yönde yalnızca bir sargıdan geçer.

A fazında pozitif bir yarım dalganın ileri yönde geçişi ile rotor alanının ekseni yatay bir pozisyon alır çünkü statorun manyetik kutupları bu düzlemde oluşur ve hareketli armatürü çeker. Zıt rotor kutupları stator kutuplarına yaklaşma eğilimindedir.

Pozitif yarım dalga faz C'ye girdiğinde, armatür saat yönünde 60 derece dönecektir. B fazına akım uygulandıktan sonra, armatürde benzer bir dönüş meydana gelecektir. Bir sonraki sargının sonraki aşamasındaki her bir sonraki akım akışı rotoru döndürecektir.

Her sargıya 120 derecelik bir açı boyunca kaydırılan üç fazlı bir ağın voltajı getirilirse, alternatif akımlar içlerinde dolaşacak, bu da armatürü çözecek ve sağlanan elektromanyetik alanla senkronize dönüşünü yaratacaktır.

Aynı mekanik tasarım başarılı bir şekilde uygulanmıştır. üç fazlı step motor. Sadece her sargıda, kontrol yardımı ile DC darbeleri yukarıda açıklanan algoritmaya göre verilir ve çıkarılır.

Başlangıçları bir dönme hareketi başlatır ve belirli bir zaman noktasındaki sonlandırma, belirli teknolojik işlemleri gerçekleştirmek için şaftın dozlanmış bir dönüşünü ve programlanmış bir açıda durmasını sağlar.

Açıklanan her iki üç fazlı sistemde de armatürün dönüş yönünü değiştirmek mümkündür. Bunu yapmak için, "A" - "B" - "C" faz sırasını diğerine, örneğin "A" - "C" - "B" değiştirmeniz yeterlidir.

Rotorun dönüş hızı, T periyodunun süresi ile düzenlenir. Azaltılması, dönüşün hızlanmasına yol açar. Fazdaki akımın genliği, sargının iç direncine ve ona uygulanan voltajın değerine bağlıdır. Elektrik motorunun tork miktarını ve gücünü belirler.

Asenkron motorlar

Bu motor tasarımları, daha önce düşünülen tek fazlı ve üç fazlı modellerde olduğu gibi, sargılı aynı stator manyetik devresine sahiptir. Armatür ve statorun elektromanyetik alanlarının senkronize olmayan dönüşü nedeniyle isimlerini aldılar. Bu, rotorun konfigürasyonunu geliştirerek yapıldı.

Çekirdeği, oluklara sahip elektriksel çelik kalite plakalardan yapılmıştır. İçlerine armatürün uçlarında iletken halkalarla kapatılan alüminyum veya bakır iletkenler monte edilmiştir.

Stator sargılarına voltaj uygulandığında, rotor sargısında bir elektromotor kuvveti ile bir elektrik akımı indüklenir ve armatürün manyetik alanı oluşturulur. Bu elektromanyetik alanlar etkileşime girdiğinde motor milinin dönüşü başlar.

Bu tasarım ile rotorun hareketi ancak statorda dönen bir elektromanyetik alan oluştuktan sonra mümkündür ve rotor onunla asenkron çalışma modunda devam eder.

Asenkron motorların tasarımı daha basittir. Bu nedenle daha ucuzdurlar ve endüstriyel tesislerde ve ev aletlerinde yaygın olarak kullanılırlar.

Lineer motorlar

Endüstriyel mekanizmaların birçok çalışma gövdesi, metal işleme makinelerinin, araçların, kazık sürerken çekiç darbelerinin çalışması için gerekli olan bir düzlemde ileri geri veya öteleme hareketi gerçekleştirir ...

Böyle bir çalışma gövdesini dişli kutuları, bilyalı vidalar, kayış tahrikleri ve benzerleri yardımıyla hareket ettirmek mekanik cihazlar döner bir elektrik motorundan tasarımı zorlaştırır. Bu sorunun modern teknik çözümü, lineer bir elektrik motorunun çalışmasıdır.

Statoru ve rotoru şerit şeklinde uzar ve döner elektrik motorlarında olduğu gibi halkalara katlanmaz.

Çalışma prensibi, belirli bir uzunlukta açık bir manyetik devre ile sabit bir statordan elektromanyetik enerjinin aktarılması nedeniyle koşucu-rotora ileri geri doğrusal bir hareket vermektir. İçinde, sırayla akımı açarak, hareketli bir manyetik alan yaratılır.

Kolektör ile armatür sargısına etki eder. Böyle bir motorda ortaya çıkan kuvvetler, rotoru yalnızca kılavuz elemanlar boyunca doğrusal bir yönde hareket ettirir.

Doğrusal motorlar, doğru veya alternatif akımla çalışacak şekilde tasarlanmıştır ve senkron veya asenkron modda çalışabilir.

Lineer motorların dezavantajları şunlardır:

teknoloji karmaşıklığı;

yüksek fiyat;

düşük enerji performansı.

Bugüne kadar, yaşam konforunu artırmak için insanlık çeşitli cihazlar ve ev aletleri. Kaç tane icat edildi? Kaç tane yaratıldı? Kağıt üzerinde kaç cihaz satıldı? Ve en önemlilerinden biri elektrik motorudur. Bugün STM Ukrayna'da sadece tahrik teknolojisine yönelik seçenekleri değerlendirmek mümkün değil.

Elektrik motoru nedir?
Elektrik motoru, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren özel bir cihazdır. Neden gerekli? Ancak bu durumda çeşitli makinelerin ve mekanizmaların bir bütün olarak çalışmasını sağlamak mümkündür.

Elektrik motorları bugün neden bu kadar popüler?
Küçük boyutlar, tasarımın basitliği, akım ve dönme hızı ile ilgili herhangi bir kısıtlamanın olmaması, tüm bunlar kullanım sürecinde çok önemli bir rol oynar, bu da elektrik motorlarının popülaritesini büyük ölçüde artırdığı anlamına gelir. Yüksek sesle ifadeler söylememelisiniz, ancak elektrik motorları söz konusu olduğunda bu yapılamaz, çünkü bu tam olarak tüm tahrik teknolojisini ve daha fazlasını içeren temel temeldir. Bildiğiniz gibi, tahrik teknolojisinin görevi, üretim alanındaki süreçlerin tam otomasyonudur. Bir elektrik motorunun verimli çalışması buna bir örnek olabilir, çünkü modüler bir devrenin beslemesini kolayca düzenleyebilir ve bu da performans alanında çok önemli bir rol oynar.

Elektrik motorunun bileşenleri nelerdir?

• Rotor (başka bir deyişle - çapa). Bu mekanizmanın hareketli kısmıdır;
• Stator (başka bir deyişle, bir indüktör). Bu, makinenin sabit kısmıdır.

Elektrik motorları satın alma ihtiyacı varsa, http://stm.com.ua/ sitesi bu konuda yardımcı olabilir.

Bu mekanizmanın çalışma prensibi nedir?
Günümüzde tüm elektrik motorları elektromanyetik indüksiyon diye bir şeyin varlığından dolayı çalışmaktadır. Rotor ve statorun her iki manyetik alanı da birbiriyle etkileşir. Belirli bir zamanda, sözde "tork" meydana gelir. Bunun anlamı ne? Yapının hareketli kısmı harekete geçirilir. Manyetik alanların etkileşimi sonucunda elektrik enerjisi mekanik enerjiye dönüşmeye başlar.

Ne tür elektrik motorları var?
Motorlar ayrılır:

• AC motorlar. Bu durumda iş şebekeden gelir;
• DC elektrik motorları. Bir tür elektrik motoru. Güç vermek için doğru akıma ihtiyacı var. Bu durumda iş pillerden, pillerden, çeşitli güç kaynaklarından vb.

Elektrik motoru almak önemli mi?
Herhangi bir arıza olması durumunda, cihazın böyle bir versiyonunu satın almak gerçekten önemlidir. Bugün genel endüstriyel pazarda satın almak için birçok seçenek var. Avrupa tarzı seçenekler var, yerli olanlar var. Hangisi düşünülmeli?

Yerli opsiyonlar ile Avrupa opsiyonları arasındaki özel farklar şu an bulunmuyor. Çalışma prensibi aynı ama... Bu durumda kaliteye dikkat etmelisiniz. Birçoğu, yalnızca yabancı ortaklara güvenerek, bir elektrik motorunda Ukrayna veya Rusya Federasyonu markasını görürse, satın alma seçeneklerini hemen reddeder. Bu her zaman doğru değildir. Tabii ki çok iyi uzmanlar yurtdışında da çalışıyor ama onlar da hata yapabilirler.

Bir elektrik motoru seçerken birçok özellik dikkate alınmalıdır, bu nedenle böyle bir ürünü yalnızca bir uzman yardımıyla satın almalısınız.

Elektrik motoru, insanlığın en önemli icatlarından biridir. Medeniyetimizin bu kadar yüksek bir gelişimini sağlamayı başardığımız elektrik motorları sayesinde. Bu cihazın temel çalışma prensipleri okulda zaten çalışılmaktadır. Modern bir elektrik motoru birçok farklı görevi yerine getirebilir. Çalışmasının temeli, elektrikli tahrik milinin dönüşünün diğer hareket türlerine aktarılmasıdır. Bu yazıda, bu cihazın nasıl çalıştığına ayrıntılı olarak bakacağız.

Elektrik motorlarının özellikleri

Bir elektrik motoru, esas olarak elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bir cihazdır. Bu fenomen manyetizmaya dayanmaktadır. Buna göre, elektrik motorunun tasarımı, kalıcı mıknatıslar ve elektrik mıknatıslarının yanı sıra çekici özelliklere sahip çeşitli diğer malzemeleri içerir. Bugün, bu cihaz hemen hemen her yerde kullanılmaktadır. Örneğin elektrik motoru, saatlerin, çamaşır makinelerinin, klimaların, mikserlerin, saç kurutma makinelerinin, vantilatörlerin, klimaların ve diğer ev aletlerinin önemli bir parçasıdır. Endüstride bir elektrik motoru kullanmak için sayısız seçenek var. Boyutları ayrıca maçın başındaki motordan trenlerdeki motora kadar değişir.

Elektrik motoru çeşitleri

Şu anda, tasarım tipine ve güç kaynağına göre ayrılan birçok elektrik motoru çeşidi üretilmektedir.

Güç kaynağı prensibine göre Tüm modeller ayrılabilir:

1. Şebekeyi güç olarak kullanan AC cihazlar;
2. Güç kaynakları, parmak pilleri, akümülatörler ve diğer benzer kaynaklarla çalışan DC cihazları.

Çalışma mekanizmasına göre Tüm elektrik motorları ayrılır:

1. senkron, rotor sargılarına ve sargılara elektrik akımı sağlamak için kullanılan bir fırça mekanizmasına sahip;
2. asenkron, fırçalar ve rotor sargıları olmadan daha basit bir tasarım ile karakterize edilir.

Bu elektrik motorlarının çalışma prensibi önemli ölçüde farklıdır. Senkron bir motor, onu döndüren manyetik alanla aynı hızda döner. Aynı zamanda asenkron motor elektromanyetik alandan daha yavaş bir hızda döner.

Motor sınıfları (kullanılan akıma göre farklılık gösterir) :

• AC sınıfı (Alternatif Akım) - alternatif bir akım kaynağından çalışır;
• DC sınıfı (Doğru Akım) - çalışma için doğru akımı kullanır;
• operasyon için herhangi bir güncel kaynağı kullanabilen evrensel bir sınıf.

Ek olarak, elektrik motorları sadece yapı tipinde değil, aynı zamanda dönüş hızını kontrol etme yöntemlerinde de farklılık gösterebilir. Aynı zamanda tüm cihazlarda, türü ne olursa olsun, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmek için aynı prensip kullanılmaktadır.

Ünitenin doğru akımda çalışma prensibi

Bu tip elektrik motoru, Michael Faraday tarafından 1821'de geliştirilen bir prensip temelinde çalışır. Keşfi, elektriksel bir dürtü bir mıknatısla etkileşime girdiğinde, sabit bir dönme olasılığı vardır. Yani, bir manyetik alanda dikey bir çerçeveyi işaretler ve içinden bir elektrik akımı geçirirseniz, iletkenin etrafında bir elektromanyetik alan oluşabilir. Mıknatısların kutuplarına direk temas edecektir. Çerçevenin mıknatıslardan birine çekileceği ve diğerinden itileceği ortaya çıktı. Buna göre, manyetik alanın iletken üzerindeki etkisinin sıfır olacağı dikey bir konumdan yatay bir konuma dönecektir. Harekete devam etmek için, yapıyı bir açıyla başka bir çerçeveyle tamamlamak veya ilk karede akımın yönünü değiştirmek gerekeceği ortaya çıktı. Çoğu cihazda bu, pilin temas plakalarının takıldığı iki yarım halka ile sağlanır. Kutuplarda hızlı bir değişime katkıda bulunurlar ve bunun sonucunda hareket devam eder.

Modern elektrik motorlarında, elektrik mıknatısları ve indüktörler yerlerini aldığı için kalıcı mıknatıslar yoktur. Yani, böyle bir motoru sökerseniz, yalıtkan bir bileşikle kaplanmış tel bobinleri göreceksiniz. Aslında, uyarma sargısı olarak da adlandırılan bir elektromıknatısı temsil ederler. Elektrik motorlarının tasarımındaki kalıcı mıknatıslar sadece AA pillerle çalışan küçük çocuk oyuncaklarında kullanılmaktadır. Diğer tüm daha güçlü elektrik motorları, yalnızca elektrik mıknatısları veya sargıları ile donatılmıştır. Bu durumda dönen parçaya rotor, statik parçaya stator denir.

Asenkron elektrik motoru nasıl çalışır?

Bir endüksiyon motorunun kasası, dönen bir mıknatıs alanının yaratıldığı stator sargılarını içerir. Sargıları bağlamak için uçlar özel bir terminal bloğundan geçirilir. Soğutma, elektrik motorunun ucundaki şaft üzerinde bulunan bir fan ile gerçekleştirilir. Rotor, metal çubuklardan yapılmış bir mile sıkıca bağlanmıştır. Bu kısa devre çubuklar her iki tarafta birbirine bağlıdır. Bu tasarım sayesinde, akım besleme fırçalarının zaman zaman değiştirilmesi gerekmediğinden motorun periyodik bakıma ihtiyacı yoktur. Bu nedenle asenkron motorlar, senkron motorlardan daha güvenilir ve dayanıklı olarak kabul edilir. Asenkron motorların arızalanmasının ana nedeni, milin üzerinde döndüğü yatakların aşınmasıdır.

Asenkron motorların çalışması için rotorun dönüşünün statorun elektromanyetik alanının dönüşünden daha yavaş olması gerekir. Bundan dolayı rotorda bir elektrik akımı ortaya çıkar. Dönme aynı hızda gerçekleştirilirse, indüksiyon yasasına göre EMF oluşmaz ve bir bütün olarak dönme olmaz. Ancak, içinde gerçek hayat yatak sürtünmesi ve mil üzerindeki artan yük nedeniyle rotor daha yavaş dönecektir. Manyetik kutuplar, rotordaki akımın yönünün sürekli değişmesi nedeniyle rotor sargılarında düzenli olarak döner.

Daire testere, yüksüz en yüksek hızı kazandığı için aynı prensibe göre çalışır. Testere levhayı kesmeye başladığında dönme hızı azalır ve aynı zamanda rotor elektromanyetik alana göre daha yavaş dönmeye başlar. Buna göre, elektrik mühendisliği yasalarına göre, içinde daha da büyük bir EMF değeri görünmeye başlar. Bundan sonra motorun tükettiği akım artar ve tam güçte çalışmaya başlar. Motorun durduğu yük altında, sincap kafesli rotorun tahrip olması meydana gelebilir. Bunun nedeni, EMF'nin maksimum değerinin motorda meydana gelmesidir. Bu nedenle gerekli güçte bir elektrik motoru seçmek gerekir. Çok fazla güce sahip bir motor alırsanız, bu haksız enerji maliyetlerine yol açabilir.

Bu durumda rotorun dönme hızı kutup sayısına bağlıdır. Cihazın iki kutbu varsa, dönüş hızı manyetik alanın dönüş hızına karşılık gelecektir. Maksimum asenkron elektrik motoru saniyede 3 bin devire kadar gelişebilir. Şebeke frekansı 50 Hz'e kadar olabilir. Hızı yarıya indirmek için statordaki kutup sayısını 4'e çıkarmanız gerekir, vb. Asenkron motorların tek dezavantajı, ancak elektrik akımının frekansı değiştirilerek kontrol edilebilmesidir. Ayrıca asenkron bir motorda sabit bir şaft hızı elde edemezsiniz.

AC senkron elektrik motoru nasıl çalışır?

Senkron bir elektrik motoru, sabit bir dönme hızının ve onu hızlı bir şekilde ayarlama yeteneğinin gerekli olduğu durumlarda kullanılır. Ek olarak, bir asenkron motor için sınır olan 3 bin devirden fazla bir dönüş hızına ulaşmanın gerekli olduğu durumlarda bir senkron motor kullanılır. Bu nedenle, bu tip elektrik motorunun kullanım avantajı vardır. Ev aletleri elektrikli süpürge, elektrikli alet takımı gibi, çamaşır makinesi ve benzeri.

Bir AC senkron motorun gövdesi, bir armatür ve bir rotorun etrafına sarılmış sargılar içerir. Kontakları, akım toplayıcının sektörlerine ve grafit fırçalar vasıtasıyla enerji verilen halkaya lehimlenmiştir. Buradaki sonuçlar, fırçalar her zaman sadece bir çifte voltaj uygulayacak şekilde düzenlenmiştir. Senkron motorun dezavantajları arasında, asenkron motorlara kıyasla daha düşük güvenilirlikleri not edilebilir.

Senkron motorların en yaygın arızaları:

• Yayların zayıflaması nedeniyle fırçaların erken aşınması veya temaslarının ihlali.
• Alkol veya sıfır zımpara kağıdı ile temizlenen kollektörün kirlenmesi.
• Rulman aşınması.

Senkron motorun çalışma prensibi

Böyle bir elektrik motorundaki tork, uyarma sargısında birbirleriyle temas halinde olan manyetik alan ve armatür akımı arasındaki etkileşim ile oluşturulur. Alternatif akımın yönü manyetik akının yönünü değiştireceğinden, sadece bir yönde dönmeyi sağlar. Dönme hızı, uygulanan voltajın gücü değiştirilerek kontrol edilir. Voltaj hızının değiştirilmesi, çoğunlukla, bu amaç için değişken bir direnç veya reostatın kullanıldığı elektrikli süpürgelerde ve matkaplarda kullanılır.

Bireysel motor tiplerinin çalışma mekanizması

Endüstriyel elektrik motorları hem doğru hem de alternatif akımda çalışabilir. Tasarımları, bir manyetik alan oluşturan bir elektromıknatıs olan statoru temel alır. Endüstriyel bir elektrik motoru, sırayla fırçalar kullanılarak bir güç kaynağına bağlanan sargılar içerir. Rotoru dönüşümlü olarak belirli bir açıyla döndürürler ve bu da onu harekete geçirir.

Çocuk oyuncakları için en basit elektrik motoru sadece doğru akımla çalışabilir. Yani bir AA pilden veya bir akümülatörden akım alabilir. Bu durumda akım, kalıcı tip bir mıknatısın kutupları arasında bulunan bir çerçeveden geçer. Çerçevenin manyetik alanlarının mıknatısla etkileşimi nedeniyle dönmeye başlar. Her yarım dönüşün sonunda kollektör, aküye giden çerçevedeki kontakları değiştirir. Sonuç olarak, çerçeve dönme hareketleri yapar.

Bu nedenle, bugün, tek bir çalışma prensibine sahip, çeşitli amaçlar için çok sayıda elektrik motoru vardır.

Elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviren ve makine ve mekanizmaları harekete geçiren bir cihazdır. Elektrik motoru, elektrikli sürücünün ana ve zorunlu (ancak tek değil) elemanıdır.

İlk elektrik motorları ilk on dokuzuncu yüzyılda icat edildi ve aynı yüzyılın sonundan itibaren yaygınlaşmaya başladılar. Modern endüstri, ulaşım, kamu hizmetleri, yaşam artık elektrik motorları olmadan hayal edilemez.

Elektrik motorlarının büyük çoğunluğu döner hareket motorlarıdır (Şekil 1). Sabit bir parça (stator) ve hareketli bir parçadan (rotor) oluşurlar. Motor sargılarına güç verildikten sonra rotor dönmeye başlar. Bununla birlikte, öteleme veya ileri geri hareket gerçekleştiren bir dizi mekanizma için (metal kesme makinelerinin kaliperleri ve tabloları, bazı araçlar), elektrikli sürücünün mekanik parçasının tasarımını basitleştirmek için bazen lineer motorlar kullanılır. Bu tür motorların hareketli kısmı (ikincil eleman veya kızak) doğrusal hareket gerçekleştirir (Şekil 2).

Elektrik motorlarına güç sağlamak için kullanılan elektrik akımının türüne bağlı olarak, doğru ve alternatif akım motorları vardır.

Herhangi bir elektrik motorunun çalışma prensibi, manyetik alanların etkileşimine dayanır. Bir mıknatısı diğerine yaklaştırırsanız, zıt kutupları birbirini çeker ve aynı olanlar iter. Motorda, mıknatıslardan en az birinin rolü, akımı olan bir bobin (yani bir elektromıknatıs) tarafından oynanır. İletkenden geçen elektrik akımının, iletken çevresinde bir manyetik alan görünümüne neden olduğu bilinmektedir (Şekil 3). Bu alan koaksiyel bir karaktere sahiptir ve manyetik kuvvet çizgilerinin yönü “gimlet kuralı” kullanılarak belirlenebilir. Bu kurala göre, pervazın translasyon hareketinin yönü iletkendeki akımın yönü ile çakışacak şekilde iletken içine bükülürse, pervazın dönüş yönü, pervazın dönüş yönünü gösterecektir. manyetik alan çizgilerinin yönü (Şekil 3'teki oklar).

Şek. Şekil 4, bir iletkenin bir kesitini göstermektedir. Akımın yönü, bölümün içinde şartlı olarak gösterilir: bir çarpı (mevcut okun "kuyruğu"), izleyiciden gelen akımdır (Şekil 4a), bir nokta (geçerli okun "ucu") akımdır. izleyici (Şekil 4b). Şek. 4c, d Akım ile kapalı bir döngünün (halkanın) manyetik alanının, kalıcı bir mıknatısın manyetik alanına benzer olduğu görülebilir (kuvvet çizgileri kuzey kutbundan ayrılır ve güney kutbuna girer). Böylece, akımlı döngü bir temel elektromıknatıstır.

AC elektrik motorları

AC motorlar, senkron, step (bir çeşit senkron) ve asenkron motorları içerir. Alternatif akımların sargılarından akması gerçeğiyle birleşirler ve alternatif voltaj kaynakları tarafından çalıştırılırlar.

AC motorların statoru, sargıyı yerleştirmek için deliklerin (olukların) yapıldığı özel elektrikli çelik levhalardan yapılmış bir çekirdektir (manyetik devre). Sargı ayrı bölümlerden (bobinler, çerçeveler) oluşur. Statorun içinde, kendi ekseni etrafında serbestçe dönebilen yataklar üzerine bir rotor yerleştirilmiştir.

Şek. Şekil 6, stator ve rotorun bir kesitini şematik olarak göstermektedir. Statorun karşı taraflarında, temel sargı bobininin iletkenleri iki oluğa yerleştirilir. Bu bobin, Şekil l'deki gibi görünüyor. 4c ve ona bir veya daha fazla polariteye sahip harici bir kaynaktan voltaj uygulanabilir (Şekil 4c'de olduğu gibi). Rotor üzerinde sabit bir mıknatıs (Nr ve Sr kutupları) bulunmaktadır. Stator sargısına, Şekil 1'de gösterildiği gibi böyle bir yönde bir doğru akım uygulanırsa. Şekil 6a'da, Ns ve Ss kutuplarıyla bir stator manyetik alanı ortaya çıkıyor. Rotor, rotor ve stator alanlarının karşıt kutuplarını hizalamak için saat yönünde döner (rotorun son konumu kesikli çizgi ile gösterilir). Stator akımının polaritesi zıt ise (Şekil 6b), stator kutupları yer değiştirecek ve rotor ters yönde dönecektir.

Rotorun sürekli dönmesini sağlamak için, stator üzerine ayrı kaynaklardan beslenen birkaç ayrı sargı yerleştirilir. Şek. Şekil 7, üç stator sargılı (kırmızı A, mavi B, yeşil C) bir motorun bir kesitini göstermektedir. Böyle bir motora üç fazlı ve sargılarına faz denir. Sargılar, bir iletkenden (Şekil 4c'de olduğu gibi) yapılmış, uzayda birbirine göre 120 derece kaydırılmış temel çerçevelerdir. Şek. 7, akım sadece nokta ve çarpı simgelerinin bulunduğu sargılardan geçer.

Şekil 1'de gösterildiği gibi A sargısına akım uygulanırsa. Şekil 7a'da, stator alanının manyetik ekseni yatay bir pozisyon alacak ve rotor alanının güney kutbu, dönüşünden sonra stator alanının kuzey kutbu ile hizalanacaktır. C sargısından geçen akım akışı, statorun (ve onun arkasındaki rotorun) manyetik eksenini saat yönünde 60 döndürür (Şekil 7b). Daha sonra akım B sargısına verilir (Şekil 7c). Bundan sonra, akım A, C, B sargılarından geçer, ancak ters yönde (Şekil 7a ve 7d, 7b ve 7e, 7c ve 7f'yi karşılaştırın). Sargıların her geçişinde, statorun manyetik ekseni ve arkasında rotor sonraki 60 derece dönecektir. Sargılardaki akımın bir sonraki geçişinden sonra, son sargıdaki akım akışı devam ederse, rotor sabit kalacaktır. Eylem ilkesi budur step motor. Bu tür motorlar, mekanizmanın milinin belirli bir açıda (örneğin, elektromekanik saatlerde ve yazıcılarda) dozlanmış dönüşü için kullanılır. Sargıları kaynağın pozitif kutbuna bağlama sırasını değiştirerek rotorun dönüş yönünü değiştirebilirsiniz (A-B-C yerine A-C-B).

Faz sargılarına alternatif akım sağlayarak (Şekil 8) rotorun sürekli dönmesini sağlamak mümkündür. Lütfen faz sargılarının ІA, ІB, ІC akımlarının birbirine göre T periyodunun üçte biri kadar kaydırıldığını unutmayın. Sargılardaki mevcut anahtarlama periyodunu değiştirerek rotor hızını ayarlayabilirsiniz. Elektrik motorunun tahrik momentini değiştirmek için, stator sargılarının mevcut değeri veya rotorun manyetik alanının endüksiyonu değiştirilir (eğer rotora kalıcı mıknatıslar yerine bir uyarma sargısı, yani bir elektromıknatıs takılıysa) .

Üç fazlı bir step motorda, stator manyetik alanı uzayda sadece 6 pozisyon kaplayabilir (bkz. Şekil 7) ve bunlar arasında sıçramalar halinde hareket eder. Sonuç olarak, elektrik motorunun tahrik torkunun titreşimleri meydana gelir ve düzgün dönüşü sağlamak çok zordur. Faz sargılarının akımları adım adım değiştirilmezse (Şekil 8'deki gibi), ancak sinüs yasasına göre periyodun üçte biri kadar bir kayma ile (Şekil 9), stator alanı düzgün bir şekilde dönecektir (böylece -dönen manyetik alan denir). Rotor sonunda stator alanını yakalayacak ve daha sonra onunla senkronize olarak dönecektir. Bu modda çalışırlar. senkron motorlar.

saat endüksiyon motoru senkron olanla aynı stator ve sinüzoidal akımlar da stator sargılarından akar (Şekil 9'daki gibi). Ancak rotorun tasarımı kendine özgüdür (Şekil 10). Rotor, elektrikli çelik saclardan (stator gibi) yapılmıştır. Rotorun oluklarına, rotorun uçlarında halkalarla kapatılan çubuklar (alüminyum veya bakır) döşenir. Rotor, stator alanının hızından daha düşük bir hızda dönerse, rotor sargısında stator alanı tarafından rotor sargısında akımların akışına yol açan bir elektromotor kuvveti indüklenir. Akımlar, rotorda bir manyetik alan görünümüne neden olur ve iki alanın etkileşimi, rotoru döndüren bir sürüş momenti yaratır. Sürüş momenti sadece rotor ve stator alanı hızları aynı olmadığında meydana geldiğinden, rotor stator alanı ile senkron olarak hareket edemez (bu nedenle motorun adı: asenkron, yani "senkron olmayan"). Tasarımın basitliği, düşük maliyeti ve güvenilirliği nedeniyle asenkron motorlar en yaygın olarak kullanılmaktadır.

Asenkron bir elektrik motorunun tasarımı, Şek. 11, 12.

Pirinç. 11 Asenkron motor (kesme)

Pirinç. 12 Demonte asenkron motor

DC motoru

Bir DC motor, AC motorlardan farklı olarak bir DC kaynağından güç alır. Statorun manyetik alanı, sabit kalıcı mıknatıslar tarafından oluşturulur ve rotorda (aksi takdirde armatür) bir sargı bulunur. Armatür mile rijit bir şekilde bağlıdır ve kendi ekseni etrafında dönebilmektedir. Bu nedenle, yapısal olarak bir DC motor, ters senkron bir makinedir.

Bir DC motorun çalışma prensibi Şekil 1'de gösterilmektedir. 13. Stator alanı, kalıcı mıknatıslar veya elektromıknatıslar (alan sargıları) tarafından oluşturulur. Armatürün ferromanyetik çekirdeğine, seri olarak bağlanmış iki parçadan oluşan bir sargı yerleştirilir (noktalı çizgi ile gösterilen iletken ile bağlanırlar). Armatür ayrıca, armatür sargısının uçlarının tutturulduğu birbirinden izole edilmiş kollektör plakalarına sahiptir. Bir güç kaynağından sabit grafit fırçalar aracılığıyla toplayıcı plakalara bir doğru akım sağlanır. Üst fırça güç kaynağının pozitif kutbuna ve alt fırça negatif kutbuna bağlıysa, Şekil 1'de gösterilen I akımı. 13. Jilet kuralına göre, çapanın sol kutbu kuzey, sağ - güney olacaktır. Armatür ve stator kutupları birbirini itecek ve armatürün saat yönünde dönmesine neden olacaktır. Dönen çapa, ataletle "kuzey kutbu güneye karşı" konumunu "zıplar" ve fırçaların altında başka toplayıcı plakalar vardır. Armatür sargısında akımın yönü ters çevrilir, armatür kutupları ters çevrilir ve armatür dönmeye devam eder. Armatürün dönüş yönünü değiştirmek için fırçalara uygulanan voltajın polaritesini değiştirin.

Şekilde gösterilene benzer bir yapı. 13'ü düşük güçlü motorlara sahiptir (örneğin çocuk oyuncaklarında kullanılır). Endüstriyel motorlarda, düzgün hareket sağlamak için armatür, ayrı kollektör plaka çiftlerine bağlı birçok ayrı sargı bölümüne sahiptir (Şekil 14'e benzer). Armatür bir çift fırça ile döndüğünde, armatürün bir sonraki bölümü her seferinde kaynağa bağlanır ve armatürün bu konumunda stator alanı ile en yüksek manyetik bağlantıya sahiptir.

Pirinç. 14 DC motor armatürü

Elektrikli bir tahrikte, genellikle elektrik motorlarının otomatik kontrolü sorunu ortaya çıkar. En basit durumlarda, sadece başlamalarını, durmalarını, dönüş yönünü değiştirmelerini ve acil durum modlarından korunmalarını sağlamak yeterlidir. Bu tür işlevler, basit ve nispeten ucuz elektromekanik kontaktörler ve röleler kullanılarak kolayca gerçekleştirilebilir. Bununla birlikte, genellikle dönüş hızının ve tahrik torkunun düzgün kontrolüne ihtiyaç vardır. Ardından, motorlara güç sağlamak için kontrollü güç kaynakları kullanılır - yarı iletken enerji dönüştürücüler (kontrollü doğrultucular