Danas je nemoguće zamisliti ljudsku civilizaciju i visokotehnološko društvo bez struje. Jedan od glavnih uređaja koji osiguravaju rad električnih uređaja je motor. Ova mašina je našla najširu rasprostranjenost: od industrije (ventilatori, drobilice, kompresori) do kućne upotrebe (mašine za pranje veša, bušilice, itd.). Ali koji je princip rada elektromotora?
Odredište
Princip rada elektromotora i njegovi osnovni ciljevi su prijenos mehaničke energije potrebne za obavljanje tehnoloških procesa na radna tijela. Sam motor ga proizvodi zbog električne energije koja se troši iz mreže. U suštini, princip rada elektromotora je pretvaranje električne energije u mehaničku energiju. Količina mehaničke energije koju proizvodi u jednoj jedinici vremena naziva se snaga.
Pregledimotori
U zavisnosti od karakteristika mreže za napajanje, mogu se razlikovati dva glavna tipa motora: na jednosmernu i naizmeničnu struju. Najčešći istosmjerni strojevi su motori sa serijskom, nezavisnom i mješovitom pobudom. Primjeri AC motora su sinhrone i asinhrone mašine. Uprkos prividnoj raznolikosti, uređaj i princip rada elektromotora za bilo koju namenu zasnivaju se na interakciji provodnika sa strujom i magnetnim poljem, ili trajnog magneta (feromagnetnog objekta) sa magnetnim poljem.
Current loop - prototip motora
Glavna stvar u takvoj stvari kao što je princip rada elektromotora može se nazvati pojavom obrtnog momenta. Ovaj fenomen se može razmotriti na primjeru okvira sa strujom, koji se sastoji od dva vodiča i magneta. Struja se dovodi do vodiča preko kontaktnih prstenova, koji su pričvršćeni na osi rotirajućeg okvira. U skladu sa poznatim pravilom lijeve ruke, na okvir će djelovati sile koje će stvoriti obrtni moment oko ose. Pod djelovanjem ove ukupne sile će se rotirati u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Poznato je da je ovaj moment rotacije direktno proporcionalan magnetnoj indukciji (B), jačini struje (I), površini okvira (S) i zavisi od ugla između linija polja i ose potonje. Međutim, pod djelovanjem momenta koji mijenja svoj smjer, okvir će oscilirati. Šta se može učiniti da se stvori trajnauputstva? Ovdje postoje dvije opcije:
- promijenite smjer električne struje u okviru i položaj provodnika u odnosu na polove magneta;
- promijenite smjer samog polja, dok se okvir rotira u istom smjeru.
Prva opcija se koristi za DC motore. A drugi je princip AC motora.
Promjena smjera struje u odnosu na magnet
Da biste promijenili smjer kretanja nabijenih čestica u provodniku okvira strujom, potreban vam je uređaj koji bi taj smjer postavljao u zavisnosti od lokacije provodnika. Ovaj dizajn se realizuje upotrebom kliznih kontakata, koji služe za dovod struje u petlju. Kada jedan prsten zamijeni dva, kada se okvir okrene za pola okreta, smjer struje je obrnut, a obrtni moment ga zadržava. Važno je napomenuti da je jedan prsten sastavljen od dve polovine, koje su izolovane jedna od druge.
DC dizajn mašine
Navedeni primjer je princip rada DC motora. Prava mašina, naravno, ima složeniji dizajn, gde se za formiranje namotaja armature koriste desetine okvira. Provodnici ovog namotaja postavljeni su u posebne žljebove u cilindričnom feromagnetnom jezgru. Krajevi namotaja spojeni su na izolovane prstenove koji čine kolektor. Namotaj, komutator i jezgro su armatura koja se okreće u ležajevima na tijelu samog motora. Magnetno polje pobude stvaraju polovi trajnih magneta, koji se nalaze u kućištu. Namotaj je priključen na mrežu, a može se uključiti nezavisno od armaturnog kola ili serijski. U prvom slučaju, elektromotor će imati nezavisnu pobudu, u drugom - sekvencijalnu. Postoji i mješoviti dizajn pobude, kada se koriste dvije vrste veze namota odjednom.
Sinhrona mašina
Princip rada sinhronog motora je stvaranje rotirajućeg magnetnog polja. Zatim u ovo polje trebate postaviti provodnike koji su usmjereni stalnom strujom u smjeru. Princip rada sinhronog motora, koji je postao vrlo raširen u industriji, zasniva se na gore navedenom primjeru sa petljom sa strujom. Rotaciono polje koje stvara magnet formira se pomoću sistema namotaja koji su povezani na mrežu. Obično se koriste trofazni namoti, međutim, princip rada jednofaznog motora na izmjeničnu struju neće se razlikovati od trofaznog, osim možda u broju samih faza, što nije značajno kada se razmatraju karakteristike dizajna. Namotaji su postavljeni u utore statora sa određenim pomakom po obodu. Ovo se radi kako bi se stvorilo rotirajuće magnetsko polje u formiranom zračnom procjepu.
Sinhronizam
Veoma važna tačka je sinhroni rad elektromotoragornju konstrukciju. Kada magnetsko polje stupi u interakciju sa strujom u namotu rotora, formira se sam proces rotacije motora, koji će biti sinhroni u odnosu na rotaciju magnetskog polja formiranog na statoru. Sinhronizam će se održavati sve dok se ne postigne maksimalni obrtni moment, koji je uzrokovan otporom. Ako se opterećenje poveća, mašina se može pokvariti.
Indukcijski motor
Princip rada asinhronog elektromotora je prisustvo rotirajućeg magnetnog polja i zatvorenih okvira (kontura) na rotoru - rotirajućem dijelu. Magnetno polje se formira na isti način kao i kod sinhronog motora - uz pomoć namotaja smještenih u žljebovima statora, koji su spojeni na mrežu naizmjeničnog napona. Namotaji rotora sastoje se od desetak okvira zatvorene petlje i obično imaju dva tipa izvođenja: fazni i kratko spojeni. Princip rada AC motora u obje verzije je isti, samo se dizajn mijenja. U slučaju kaveznog rotora (poznatog i kao kavez s vjevericom), namotaj se sipa rastopljenim aluminijumom u proreze. U proizvodnji faznog namota, krajevi svake faze se izvode pomoću kliznih kontaktnih prstenova, jer će to omogućiti da se u krug uključe dodatni otpornici koji su neophodni za kontrolu brzine motora.
Vučna mašina
Princip rada vučnog motora sličan je onom kod DC motora. Iz napojne mreže struja se dovodi do pojačanog transformatora. Daljetrofazna naizmjenična struja se prenosi na posebne vučne trafostanice. Postoji ispravljač. Pretvara AC u DC. Prema shemi, izvodi se s jednim od njegovih polariteta na kontaktne žice, a drugim - direktno na tračnice. Mora se imati na umu da mnogi vučni mehanizmi rade na frekvenciji koja se razlikuje od uobičajene industrijske (50 Hz). Stoga se za elektromotor koristi frekventni pretvarač, čiji je princip rada pretvaranje frekvencija i kontrola ove karakteristike.
Na podignutom pantografu, napon se dovodi u komore u kojima se nalaze startni reostati i kontaktori. Uz pomoć kontrolera, reostati su spojeni na vučne motore, koji se nalaze na osovinama okretnih postolja. Od njih struja teče kroz gume do tračnica, a zatim se vraća u vučnu podstanicu, čime se kompletira električni krug.
