Եռաֆազ էլեկտրական շարժիչների նախագծում և շահագործման սկզբունքը. Էլեկտրական շարժիչի աշխատանքի սկզբունքը. ինչպես է այն աշխատում Ինչից է բաղկացած էլեկտրական շարժիչը

Էլեկտրական շարժիչի շահագործման սկզբունքը հիմնված է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի ազդեցության օգտագործման վրա: Սարքն ինքնին նախատեսված է էլեկտրական դաշտերի կիրառմամբ մեխանիկական էներգիա ստեղծելու համար: Ստացված էներգիայի տեսակը և հզորությունը կախված են մագնիսական դաշտերի փոխազդեցության մեթոդից և էլեկտրական շարժիչի իրական ձևավորումից։ Կախված օգտագործվող լարման տեսակից, շարժիչները դասակարգվում են DC և AC:

DC շարժիչ

Այս շարժիչների շահագործման սկզբունքը հիմնված է սարքի մարմնում ստեղծված մշտական ​​մագնիսական դաշտերի օգտագործման վրա: Դրանց ստեղծման համար օգտագործվում է կա՛մ մշտական ​​մագնիս, որը կցված է բնակարանին, կա՛մ էլեկտրամագնիսներ, որոնք տեղակայված են ռոտորի պարագծի շուրջ:

DC շարժիչների հիմնական տարբերությունը մեքենայի մարմնին կցված մշտական ​​մագնիսի առկայությունն է: Էլեկտրական շարժիչի հզորությունը կախված է այս մագնիսից, ավելի ճիշտ՝ նրա դաշտից։ Արմատուրայում մագնիսական դաշտ է առաջանում, երբ դրան ուղղակի հոսանք է միանում։ Բայց դրա համար անհրաժեշտ է, որ արմատուրայի մշտական ​​մագնիսական դաշտի բևեռները փոխվեն տեղերով։ Այդ նպատակով օգտագործվում են հատուկ կոլեկցիոներ-խոզանակ սարքեր։ Դրանք դասավորված են կոլեկտորային օղակի տեսքով, որը ամրագրված է շարժիչի լիսեռի վրա և միացված է խարիսխի ոլորուն: Օղակը բաժանված է հատվածների, որոնք բաժանված են դիէլեկտրական ներդիրներով: Կոմուտատորի հատվածի և խարիսխի սխեմայի միջև կապը ստեղծվում է դրա երկայնքով սահող գրաֆիտային խոզանակների միջոցով: Ավելի ամուր շփման համար խոզանակները սեղմվում են կոմուտատորի օղակին զսպանակներով: Գրաֆիտը օգտագործվում է իր սահելու կարողության, բարձր ջերմահաղորդականության և փափկության շնորհիվ։ Դրա օգտագործումը գործնականում չի վնասում կոլեկտորային հաղորդիչներին:

Բարձր հզորությամբ DC էլեկտրական շարժիչների դեպքում մշտական ​​մագնիսի օգտագործումը անարդյունավետ է նման սարքի մեծ քաշի և մշտական ​​մագնիսի կողմից ստեղծված դաշտի ցածր հզորության պատճառով: Ստատորի մագնիսական դաշտը ստեղծելու համար այս դեպքում օգտագործվում է մի շարք կծիկ էլեկտրամագնիսներ, որոնք կապված են բացասական կամ դրական հոսանքի գծի հետ: Նույն անունով բևեռները միացված են շարքով, դրանց թիվը տատանվում է մեկից չորս, խոզանակների քանակը համապատասխանում է բևեռների թվին, բայց, ընդհանուր առմամբ, արմատուրայի դիզայնը գրեթե նույնական է վերը նկարագրվածին:

Էլեկտրական շարժիչի գործարկումը պարզեցնելու համար օգտագործվում են գրգռման երկու տարբերակ.

• զուգահեռ, որի մեջ միացված է խարիսխի ոլորուն կողքին անկախ կարգավորվող գիծ, ​​որն օգտագործվում է լիսեռի արագության սահուն կարգավորման համար.
• հաջորդական գրգռում, որը ցույց է տալիս լրացուցիչ գծի միացման եղանակը, այս դեպքում կա հեղափոխությունների քանակի կտրուկ աճի կամ դրա նվազման հնարավորություն:

Հարկ է նշել, որ շարժիչի այս տեսակն ունի կարգավորելի արագություն, որը հաճախ օգտագործվում է արդյունաբերության և տրանսպորտի ոլորտում։

Հետաքրքիր է.Մեքենաներն օգտագործում են զուգահեռ գրգռմամբ շարժիչներ, ինչը թույլ է տալիս օգտագործել արագության կառավարում, մինչդեռ սերիական գրգռումը հարմար է բարձրացնող սարքավորումների համար: Նույնիսկ շարժիչների այս հատկանիշը դրված է մարդկության ծառայությանը։

AC շարժիչ

Փոփոխական հոսանքի էլեկտրական շարժիչի դիզայնը և աշխատանքի սկզբունքը առաջին անգամ նկարագրվել և արտոնագրվել է ֆիզիկոս Նիկոլա Տեսլայի կողմից, բրիտանական արտոնագիր թիվ 6481: Հարկ է նշել, որ Tesla-ն այս տեսակի շարժիչների ստեղծման գլխավոր ներողությունն էր՝ ի տարբերություն Էդիսոնի, ով պաշտպանում էր ուղղակի հոսանքի ցանցերի օգտագործումը։

Տեսլան էր, ով հայտնաբերեց այս երևույթը, որը կոչվում էր փուլային տեղաշարժ և առաջարկեց այն օգտագործել էլեկտրական շարժիչում, բացի այդ, նա փորձնականորեն որոշեց դրա ամենաարդյունավետ արժեքը՝ 90°: Բացի այդ, հայտնի ֆիզիկոսը հիմնավորել է պտտվող մագնիսական դաշտի օգտագործումը բազմաֆազ համակարգերում։

Բայց 1890 թվականին ինժեներ Մ.Օ. Դոլիվո-Դոբրովոլսկին ստեղծում է ասինխրոն էլեկտրաշարժիչի առաջին աշխատանքային նմուշը՝ «սկյուռային անիվի» արմատուրայով և շրջանագծի շուրջը ոլորված ստատորով: Այս ապրանքի նախագծման մեջ օգտագործվել են ինչպես Նիկոլա Տեսլայի, այնպես էլ այլ ինժեներների և գյուտարարների աշխատանքները: Արդարության համար պետք է նշել, որ տարրերն առանձին-առանձին հորինվել են ավելի վաղ:

Պտտվող մագնիսական դաշտը, որի էներգիան օգտագործում է այս տեսակի էլեկտրական շարժիչը, առաջանում է ստատորի եռակի ոլորման մեջ, երբ այն միացված է հոսանքի աղբյուրին։ Նման շարժիչի ռոտորը մետաղյա գլան է, որը չունի ոլորուն: Ստատորի մագնիսական դաշտը, ռոտորի հետ կարճ միացված համակարգի մեջ իր միացման շնորհիվ, գրգռում է հոսանքները նրա մեջ: Դրանք առաջացնում են խարիսխի սեփական մագնիսական դաշտի ստեղծում, որը, երբ զուգակցվում է ստատորի պտտվող դաշտի հետ, հանգեցնում է նրան, որ ռոտորը և դրան միացված շարժիչի լիսեռը պտտվում են իր առանցքի շուրջ:

Ինդուկցիոն շարժիչը ստացել է իր անվանումը այն պատճառով, որ դաշտերը համաժամանակացված չեն ստատորի մագնիսական դաշտն ունի նույն արագությունը, ինչ խարիսխի դաշտը, բայց գտնվում է դրա հետևում փուլային փուլում.

Ասինխրոն էլեկտրական շարժիչը գործարկելու համար պահանջվում են մեկնարկային հոսանքի բավականին զգալի արժեքներ, դա նկատելի է նաև իրականում. երբ նման շարժիչով մեքենան կամ այլ սպառողը միացված է ցանցին, շիկացած լամպերի լույսը հաճախ թարթում է. ցանցում լարման անկում. Գործարկումը պարզեցնելու համար օգտագործվում է վերքավոր ռոտոր: Այս խարիսխը սովորաբար օգտագործվում է բարձրորակ էլեկտրական շարժիչներում: Ֆազային ռոտորը, ի տարբերություն սովորականի, իր մարմնի վրա ունի երեք ոլորուն՝ միավորված «աստղի» մեջ։ Ի տարբերություն ստատորի, դրանք միացված չեն էներգիայի աղբյուրին, այլ միացված են մեկնարկային սարքին: Սարքը ցանցին միացնելը բնութագրվում է զրոյական արժեքների դիմադրության անկմամբ: Արդյունքում շարժիչը սահուն գործարկում է և աշխատում է առանց ծանրաբեռնվածության: Նման շարժիչի աշխատանքը բավականին դժվար է կարգավորել, ի տարբերություն DC շարժիչների:

Հետաքրքիր է.Փոփոխական հոսանքի էլեկտրական շարժիչների կիրառմանը նպաստել է հայտնի Նիկոլա Տեսլան, իսկ ուղղակի հոսանքի էներգիան՝ ոչ պակաս հայտնի Էդիսոնը։ Սրա արդյունքում երկու հայտնի գիտնականների միջեւ ծագել է կոնֆլիկտ, որը տեւել է մինչեւ նրանց մահը։

Գծային շարժիչներ

Մի շարք սարքերի համար պահանջվում է ոչ թե շարժիչի լիսեռի պտտվող շարժումը, այլ դրա փոխադարձ շարժումը: Արդյունաբերողների պահանջները բավարարելու համար դիզայներները մշակել են նաև գծային էլեկտրական շարժիչներ։ Հասկանալի է, որ պտտվող շարժումը գծային շարժման վերածելու համար կարող են օգտագործվել տարբեր փոխանցումատուփեր և փոխանցման տուփեր, բայց դա բարդացնում է դիզայնը, դարձնում այն ​​ավելի թանկ, ինչպես նաև նվազեցնում է դրա արդյունավետությունը:

Նման սարքի ստատորը և ռոտորը մետաղի շերտեր են, այլ ոչ թե օղակ և գլան, ինչպես ավանդական շարժիչներում: Էլեկտրական շարժիչի աշխատանքի սկզբունքը ռոտորի փոխադարձ շարժումն է, որը հնարավոր է մագնիսական շղթաների բաց համակարգով ստատորի կողմից ստեղծված էլեկտրամագնիսական դաշտի շնորհիվ։ Դիզայնում ինքնին շահագործման ընթացքում առաջանում է շարժվող մագնիսական դաշտ, որը գործում է խարիսխի ոլորուն վրա կոմուտատոր-խոզանակ սարքով։ Ստացված դաշտը տեղաշարժում է ռոտորը միայն գծային ուղղությամբ՝ առանց նրան ռոտացիա հաղորդելու։ Գծային տիպի էլեկտրական շարժիչի հզորությունը սահմանափակվում է իր դիզայնով։

Այս շարժիչների թերություններն են՝ դրանց արտադրության բարդությունը, նման սարքավորումների բավականին բարձր արժեքը և ցածր արդյունավետությունը, թեև ավելի բարձր, քան փոխանցումատուփի միջոցով ռոտացիայի օգտագործումը:

AC էլեկտրական շարժիչների օգտագործումը միաֆազ ցանցում

Ամենահեշտն է ստատորի պտտվող մագնիսական դաշտ ստանալը եռաֆազ ցանցում, բայց չնայած դրան, դուք կարող եք օգտագործել ասինխրոն շարժիչներ միաֆազ կենցաղային ցանցում: Ընդամենը պահանջվում է որոշակի հաշվարկներ կատարել և փոխել շարժիչի դիզայնը:

Փոփոխությունների բանաձևը հետևյալն է.

1. Շարժիչի ստատորի վրա երկու ոլորունների տեղադրում. մեկնարկը և աշխատանքը;
2. Միացումում կոնդենսատորի ընդգրկումը թույլ կտա մեկնարկային ոլորուն հոսանքը փուլային տեղափոխել 90°-ով: Գործնականում դուք կարող եք դա անել. միավորել եռաֆազ ասինխրոն շարժիչի ոլորունները, երկու ոլորունները մեկի մեջ և տեղադրել կոնդենսատոր այս միացումում:

Այս շարժիչը կաշխատի կենցաղային ցանցում, սակայն, ի տարբերություն DC շարժիչների, այս շարժիչը կարգավորելի չէ արագության առումով, ավելին, այն ավելի թույլ է կրիտիկական բեռներ կրելիս և ունի ավելի ցածր արդյունավետություն: Էլեկտրական շարժիչի հզորությունը նույնպես համեմատաբար ցածր է և մեծապես կախված է ցանցից: Նման շարժիչների շահագործման համար ավելի հարմար է եռաֆազ ցանցը:

Ներկայումս էլեկտրաշարժիչները լայն տարածում ունեն ամբողջ աշխարհում։ Նրանց առավելությունների թվում.

• բարձր արդյունավետություն, մինչև 80%;
• շարժիչի բարձր հզորություն կոմպակտ չափսերով;
• սպասարկման մեջ անպարկեշտություն;
• հուսալիություն;
• ցածր էներգիայի պահանջներ.

Բայց միևնույն ժամանակ կան մի շարք խնդիրներ, որոնք սահմանափակում են դրանց ավելի լայն տարածումը։ Օրինակ, նրանց շարժունակությունը սահմանափակված է էներգիայի աղբյուրներով. ներկայումս չկան բավականաչափ հզոր էներգիայի աղբյուրներ, որոնք կարող են ապահովել նման սարքի երկարաժամկետ ֆունկցիոնալությունը: Կանոնից միակ բացառությունը միջուկային ռեակտորն է։ Սուզանավերի և նավերի շարժիչ էլեկտրական շարժիչներն ունեն գերազանց ինքնավարություն, բայց միևնույն ժամանակ, առօրյա կյանքում նման չափսի էներգակիրների օգտագործումն անհնար է։ Գրաֆենի մարտկոցները կարող են բարելավել իրավիճակը, սակայն դրանց հեռանկարները դեռևս մշուշոտ են:

Տեսանյութ

Էլեկտրական շարժիչը էլեկտրական սարք է էլեկտրական էներգիան մեխանիկական էներգիայի վերածելու համար։ Այսօր էլեկտրական շարժիչները լայնորեն կիրառվում են արդյունաբերության մեջ՝ տարբեր մեքենաներ և մեխանիզմներ վարելու համար։ Տնային տնտեսությունում դրանք տեղադրվում են լվացքի մեքենայում, սառնարանում, հյութաքամիչում, սննդի կոմբայնում, օդափոխիչով, էլեկտրական սափրիչով և այլն։

Այս հոդվածում ես կխոսեմ ավտոտնակում, կենցաղում կամ արտադրամասում լայնորեն օգտագործվող AC էլեկտրական շարժիչների ամենատարածված տեսակների և շահագործման սկզբունքների մասին:

Ինչպե՞ս է աշխատում էլեկտրական շարժիչը:

Շարժիչը աշխատում է էֆեկտի հիման վրա, հայտնաբերել է Մայքլ Ֆարադեյը դեռ 1821 թվականին։ Նա բացահայտեց, որ երբ հաղորդիչում էլեկտրական հոսանքը փոխազդում է մագնիսի հետ, կարող է շարունակական պտույտ առաջանալ:

Եթե ​​միասնական մագնիսական դաշտումՇրջանակը տեղադրեք ուղղահայաց դիրքում և դրա միջով անցկացրեք հոսանք, այնուհետև հաղորդիչի շուրջ կառաջանա էլեկտրամագնիսական դաշտ, որը կփոխազդի մագնիսների բևեռների հետ։ Շրջանակը վանելու է մեկից և ձգելու է մյուսին:

Արդյունքում շրջանակը կպտտվի հորիզոնական դիրքի, որի դեպքում մագնիսական դաշտի ազդեցությունը հաղորդիչի վրա կլինի զրո: Որպեսզի պտույտը շարունակվի, անհրաժեշտ է անկյան տակ ավելացնել մեկ այլ շրջանակ կամ համապատասխան պահին փոխել հոսանքի ուղղությունը շրջանակում։

Նկարում դա արվում է երկու կես օղակների միջոցով, որոնց հարակից են մարտկոցի կոնտակտային թիթեղները: Արդյունքում, կիսաշրջադարձ կատարելուց հետո բևեռականությունը փոխվում է, և պտույտը շարունակվում է։

Ժամանակակից էլեկտրական շարժիչներումՄշտական ​​մագնիսների փոխարեն մագնիսական դաշտ ստեղծելու համար օգտագործվում են ինդուկտորներ կամ էլեկտրամագնիսներ։ Եթե ​​դուք ապամոնտաժեք որևէ շարժիչ, կտեսնեք մետաղալարերի շրջադարձեր, որոնք պատված են մեկուսիչ լաքով: Այս շրջադարձերը էլեկտրամագնիսն են կամ, ինչպես նաև կոչվում են, դաշտի ոլորուն:

ՏանըՄշտական ​​մագնիսները օգտագործվում են մարտկոցով աշխատող մանկական խաղալիքներում:

Մյուսներում՝ ավելի հզորՇարժիչները օգտագործում են միայն էլեկտրամագնիսներ կամ ոլորուններ: Նրանց հետ պտտվող մասը կոչվում է ռոտոր, իսկ անշարժ մասը՝ ստատոր։

Էլեկտրաշարժիչների տեսակները

Այսօր բավականին շատ են տարբեր դիզայնի և տեսակի էլեկտրական շարժիչներ։ Նրանք կարող են առանձնացվել ըստ էլեկտրամատակարարման տեսակի:

1. Փոփոխական հոսանք, աշխատում է անմիջապես ցանցից։
2. Ուղղակի հոսանքորոնք աշխատում են մարտկոցների, վերալիցքավորվող մարտկոցների, սնուցման սարքերի կամ ուղղակի հոսանքի այլ աղբյուրների վրա:

Գործողության սկզբունքի համաձայն.

1. Սինխրոն, որոնք ունեն ոլորուններ ռոտորի վրա և խոզանակի մեխանիզմ՝ դրանց էլեկտրական հոսանք մատակարարելու համար։
2. Ասինխրոն, շարժիչի ամենապարզ և ամենատարածված տեսակը: Նրանք ռոտորի վրա խոզանակներ կամ ոլորուններ չունեն:

Սինխրոն շարժիչը պտտվում է սինխրոն մագնիսական դաշտի հետ, որը պտտում է այն, մինչդեռ ասինխրոն շարժիչը պտտվում է ավելի դանդաղ, քան ստատորի պտտվող մագնիսական դաշտը:

Ասինխրոն էլեկտրական շարժիչի շահագործման սկզբունքը և ձևավորումը

Ասինխրոն դեպքումՇարժիչում դրված են ստատորի ոլորուններ (380 վոլտ լարման համար դրանք կլինեն 3-ը), որոնք ստեղծում են պտտվող մագնիսական դաշտ: Նրանց ծայրերը միացված են հատուկ տերմինալային բլոկին միացման համար: Ոլորունները սառչում են էլեկտրական շարժիչի վերջում գտնվող լիսեռի վրա տեղադրված օդափոխիչի շնորհիվ:

Ռոտոր, որը լիսեռի հետ միաձույլ է, պատրաստված է երկու կողմից միմյանց հետ փակվող մետաղական ձողերից, որի պատճառով էլ կոչվում է կարճ միացում։
Այս դիզայնի շնորհիվ կարիք չկա հաճախակի պարբերական սպասարկման և ընթացիկ մատակարարման վրձինների փոխարինման, հուսալիությունը, ամրությունը և հուսալիությունը բազմապատկվում են:

Սովորաբար, ձախողման հիմնական պատճառըԱսինխրոն շարժիչը առանցքակալների մաշվածությունն է, որոնցում լիսեռը պտտվում է:

Գործողության սկզբունքը.Որպեսզի ասինխրոն շարժիչը աշխատի, անհրաժեշտ է, որ ռոտորը պտտվի ավելի դանդաղ, քան ստատորի էլեկտրամագնիսական դաշտը, ինչի արդյունքում ռոտորում առաջանում է EMF (առաջանում է էլեկտրական հոսանք): Այստեղ կարևոր պայմանն այն է, որ եթե ռոտորը պտտվի նույն արագությամբ, ինչ մագնիսական դաշտը, ապա, ըստ էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքի, դրա մեջ EMF չի առաջանա և, հետևաբար, պտույտ չի լինի։ Բայց իրականում կրող շփման կամ լիսեռի բեռի պատճառով ռոտորը միշտ ավելի դանդաղ է պտտվելու:

Մագնիսական բևեռները անընդհատ պտտվում ենշարժիչի ոլորուններում, և ռոտորում հոսանքի ուղղությունը անընդհատ փոխվում է: Ժամանակի մի կետում, օրինակ, ստատորի և ռոտորի ոլորուններում հոսանքների ուղղությունը սխեմատիկորեն պատկերված է խաչերի (հոսանքը հոսում է մեզանից) և կետերի (հոսանք դեպի մեզ) տեսքով: Պտտվող մագնիսական դաշտը ցուցադրվում է որպես կետագիծ:

Օրինակ, ինչպես է աշխատում շրջանաձև սղոցը. Այն ունի ամենաբարձր արագությունը առանց բեռի: Բայց հենց որ մենք սկսում ենք կտրել տախտակը, պտտման արագությունը նվազում է, և միևնույն ժամանակ ռոտորը սկսում է ավելի դանդաղ պտտվել էլեկտրամագնիսական դաշտի համեմատ, և, ըստ էլեկտրատեխնիկայի օրենքների, ավելի մեծ EMF սկսում է առաջանալ: այն. Շարժիչի կողմից սպառվող հոսանքն ավելանում է, և այն սկսում է աշխատել ամբողջ հզորությամբ: Եթե ​​լիսեռի վրա ծանրաբեռնվածությունն այնքան մեծ է, որ այն դադարում է, ապա սկյուռի վանդակի ռոտորը կարող է վնասվել դրանում առաջացած EMF-ի առավելագույն արժեքի պատճառով: Այդ իսկ պատճառով կարևոր է ընտրել համապատասխան հզորությամբ շարժիչ: Եթե ​​վերցնեք ավելի մեծ, ապա էներգիայի ծախսերը չարդարացված կլինեն։

Ռոտոր արագությունկախված է բևեռների քանակից: 2 բևեռներով պտտման արագությունը հավասար կլինի մագնիսական դաշտի պտտման արագությանը, հավասար առավելագույնը 3000 պտույտ վայրկյանում 50 Հց ցանցի հաճախականությամբ։ Արագությունը կիսով չափ նվազեցնելու համար անհրաժեշտ է ստատորի բևեռների թիվը հասցնել չորսի:

Ասինխրոնի զգալի թերությունշարժիչներ այն է, որ նրանք կարող են կարգավորել լիսեռի պտտման արագությունը միայն էլեկտրական հոսանքի հաճախականությունը փոխելով: Եվ այսպես, հնարավոր չէ հասնել լիսեռի պտտման մշտական ​​արագության:

AC համաժամանակյա էլեկտրական շարժիչի շահագործման սկզբունքը և ձևավորումը

Այս տեսակի էլեկտրական շարժիչն օգտագործվում է առօրյա կյանքում, որտեղ պահանջվում է մշտական ​​պտտման արագություն, այն կարգավորելու հնարավորություն, ինչպես նաև, եթե պահանջվում է ավելի քան 3000 rpm պտտման արագություն (սա առավելագույնն է ասինխրոնների համար):

Սինխրոն շարժիչները տեղադրվում են էլեկտրական գործիքներում, փոշեկուլներում, լվացքի մեքենաներում և այլն։

Սինխրոն բնակարանում AC շարժիչում կան ոլորուններ (նկարում 3), որոնք նույնպես փաթաթված են ռոտորի կամ արմատուրայի վրա (1): Նրանց կապարները զոդվում են սայթաքող օղակի կամ կոլեկցիոների հատվածներին (5), որոնց վրա լարումը կիրառվում է գրաֆիտային խոզանակների միջոցով (4): Ավելին, տերմինալները տեղադրված են այնպես, որ խոզանակները միշտ լարում են մատակարարում միայն մեկ զույգին:

Ամենատարածված անսարքություններըԿոմուտատորային շարժիչներն են.

1. Խոզանակի հագնումկամ նրանց վատ շփումը ճնշման զսպանակի թուլացման պատճառով:
2. Կոլեկցիոների աղտոտվածություն.Մաքրեք սպիրտով կամ հղկաթուղթով:
3. Առանցքակալների մաշվածություն:

Գործողության սկզբունքը.Էլեկտրական շարժիչում ոլորող մոմենտն առաջանում է դաշտի ոլորման մեջ խարիսխի հոսանքի և մագնիսական հոսքի փոխազդեցության արդյունքում: Փոփոխական հոսանքի ուղղության փոփոխությամբ միաժամանակ կփոխվի նաև մագնիսական հոսքի ուղղությունը պատյանում և արմատուրայում, ինչի շնորհիվ պտույտը միշտ կլինի մեկ ուղղությամբ։

Էլեկտրաշարժիչները սարքեր են, որոնցում էլեկտրական էներգիան վերածվում է մեխանիկական էներգիայի: Նրանց գործունեության սկզբունքը հիմնված է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի ֆենոմենի վրա։

Այնուամենայնիվ, մագնիսական դաշտերի փոխազդեցության ձևը, որի հետևանքով շարժիչի ռոտորը պտտվում է, զգալիորեն տարբերվում է կախված մատակարարման լարման տեսակից՝ փոփոխական կամ ուղիղ:

DC էլեկտրական շարժիչի նախագծում և շահագործման սկզբունքը

DC էլեկտրական շարժիչի աշխատանքի սկզբունքը հիմնված է մշտական ​​մագնիսների նման բևեռների վանման և տարբեր բևեռների ձգման ազդեցության վրա: Նրա գյուտի առաջնահերթությունը պատկանում է ռուս ինժեներ Բ.Ս.Ջակոբին։ DC շարժիչի առաջին արդյունաբերական մոդելը ստեղծվել է 1838 թվականին։ Այդ ժամանակից ի վեր դրա դիզայնը հիմնարար փոփոխությունների չի ենթարկվել։

Ցածր հզորության DC շարժիչներում մագնիսներից մեկը ֆիզիկապես գոյություն ունի: Այն կցվում է անմիջապես մեքենայի մարմնին: Երկրորդը ստեղծվում է խարիսխի ոլորունում՝ դրան ուղղակի հոսանքի աղբյուրը միացնելուց հետո։ Այդ նպատակով օգտագործվում է հատուկ սարք՝ կոլեկտոր-խոզանակ միավոր: Կոլեկտորն ինքնին հաղորդիչ օղակ է, որը կցված է շարժիչի լիսեռին: Արմատուրայի ոլորման ծայրերը միացված են դրան:

Որպեսզի ոլորող մոմենտ առաջանա, արմատուրայի մշտական ​​մագնիսի բևեռները պետք է անընդհատ փոխվեն: Դա պետք է տեղի ունենա այն պահին, երբ բևեռը հատում է այսպես կոչված մագնիսական չեզոքը: Կառուցվածքային առումով այս խնդիրը լուծվում է կոլեկտորային օղակը բաժանելով դիէլեկտրական թիթեղներով բաժանված հատվածների: Արմատուրայի ոլորունների ծայրերը հերթափոխով միացված են դրանց:

Կոլեկտորը էլեկտրամատակարարմանը միացնելու համար օգտագործվում են այսպես կոչված խոզանակներ՝ գրաֆիտի ձողեր՝ բարձր էլեկտրական հաղորդունակությամբ և սահող շփման ցածր գործակցով։

Բարձր հզորության շարժիչներում ֆիզիկապես գոյություն ունեցող մագնիսները չեն օգտագործվում իրենց մեծ քաշի պատճառով: Ստատորի մշտական ​​մագնիսական դաշտ ստեղծելու համար օգտագործվում են մի քանի մետաղական ձողեր, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի դրական կամ բացասական մատակարարման ավտոբուսին միացված հաղորդիչի իր ոլորուն: Համանուն բևեռները շարքով միացված են միմյանց։

Շարժիչի պատյանում բևեռների զույգերի թիվը կարող է լինել մեկ կամ չորս: Արմատուրային կոմուտատորի վրա ընթացիկ հավաքման խոզանակների քանակը պետք է համապատասխանի դրան:

Բարձր հզորության էլեկտրական շարժիչներն ունեն մի շարք դիզայներական հնարքներ։ Օրինակ, շարժիչը գործարկելուց հետո և դրա վրա բեռնվածության փոփոխությամբ, հոսանք հավաքող խոզանակի հավաքը շարժվում է որոշակի անկյան տակ լիսեռի պտույտի դեմ: Սա փոխհատուցում է «արմատուրային ռեակցիայի» էֆեկտը, որը հանգեցնում է լիսեռի արգելակմանը և էլեկտրական մեքենայի արդյունավետության նվազմանը:

DC շարժիչը միացնելու համար կան նաև երեք սխեմաներ.

• զուգահեռ գրգռվածությամբ;
• հետևողական;
• խառը.

Զուգահեռ գրգռումն այն է, երբ մեկ այլ անկախ, սովորաբար կարգավորվող (ռեոստատ) միացվում է արմատուրայի ոլորուն զուգահեռ:

Միացման այս մեթոդը թույլ է տալիս շատ սահուն կարգավորել ռոտացիայի արագությունը և հասնել դրա առավելագույն կայունությանը: Օգտագործվում է հաստոցների և ամբարձիչների էլեկտրական շարժիչների սնուցման համար։

Սերիական - լրացուցիչ ոլորուն միացված է խարիսխի հոսանքի միացմանը: Այս տեսակի միացումն օգտագործվում է ճիշտ պահին շարժիչի պտտվող ուժը կտրուկ բարձրացնելու համար։ Օրինակ՝ գնացքներից դուրս գալու ժամանակ։

DC շարժիչներն ունեն պտտման արագությունը սահուն կարգավորելու ունակություն, ուստի դրանք օգտագործվում են որպես քարշիչ շարժիչներ էլեկտրական մեքենաներում և բարձրացնող սարքավորումներում:

AC շարժիչներ - ո՞րն է տարբերությունը:

Փոփոխական հոսանքի էլեկտրական շարժիչի նախագծումը և շահագործման սկզբունքը ներառում է պտտվող մագնիսական դաշտի օգտագործումը ոլորող մոմենտ ստեղծելու համար: Նրանց գյուտարարը համարվում է ռուս ինժեներ Մ.Օ. Դոլիվո-Դոբրովոլսկին, ով 1890 թվականին ստեղծել է շարժիչի առաջին արդյունաբերական նախատիպը և եռաֆազ փոփոխական հոսանքի տեսության և տեխնոլոգիայի հիմնադիրն է։

Պտտվող մագնիսական դաշտը հայտնվում է շարժիչի երեք ստատորի ոլորուններում, հենց որ դրանք միանում են մատակարարման լարման միացմանը: Ավանդական դիզայնի նման էլեկտրական շարժիչի ռոտորը չունի ոլորուն և, կոպիտ ասած, երկաթի կտոր է, որը որոշակիորեն հիշեցնում է սկյուռի անիվը:

Ստատորի մագնիսական դաշտը հրահրում է ռոտորում հոսանքի առաջացում, այն էլ՝ շատ մեծ, քանի որ այն կարճ միացված կառույց է։ Այս հոսանքն առաջացնում է խարիսխի սեփական դաշտի տեսքը, որը «զուգակցվում է» ստատորի պտտվող մագնիսական քրտինքի հետ և ստիպում շարժիչի լիսեռը պտտվել նույն ուղղությամբ:

Արմատուրայի մագնիսական դաշտն ունի նույն արագությունը, ինչ ստատորը, բայց փուլային առումով հետ է մնում մոտ 8-100-ով։ Ահա թե ինչու AC շարժիչները կոչվում են ասինխրոն շարժիչներ:

Ավանդական սկյուռային վանդակի ռոտորով AC էլեկտրական շարժիչի շահագործման սկզբունքը շատ բարձր մեկնարկային հոսանքներ ունի: Հավանաբար, ձեզնից շատերը նկատել են սա. շարժիչները գործարկելիս շիկացած լամպերը փոխում են իրենց փայլի պայծառությունը: Հետևաբար, բարձր հզորության էլեկտրական մեքենաներում օգտագործվում է վերքի ռոտոր, որի վրա դրված են «աստղով» միացված երեք ոլորուն:

Արմատուրային ոլորունները միացված չեն մատակարարման ցանցին, այլ միացված են մեկնարկային ռեոստատին կոմուտատոր-խոզանակի հավաքման միջոցով: Նման շարժիչը միացնելու գործընթացը բաղկացած է մատակարարման ցանցին միանալուց և արմատուրային միացումում ակտիվ դիմադրության աստիճանական նվազեցումից մինչև զրոյի: Էլեկտրական շարժիչը միանում է սահուն և առանց ծանրաբեռնվածության։

Միաֆազ շղթայում ասինխրոն շարժիչների օգտագործման առանձնահատկությունները

Չնայած այն հանգամանքին, որ ստատորի պտտվող մագնիսական դաշտը ամենահեշտն է ստացվում եռաֆազ լարման միջոցով, ասինխրոն էլեկտրական շարժիչի շահագործման սկզբունքը թույլ է տալիս այն գործել միաֆազ կենցաղային ցանցից, եթե դրանց նախագծում որոշակի փոփոխություններ կատարվեն:

Դա անելու համար ստատորը պետք է ունենա երկու ոլորուն, որոնցից մեկը «մեկնարկային» ոլորուն է: Նրանում առկա հոսանքը փուլային տեղաշարժվում է 90°-ով՝ շղթայում ռեակտիվ բեռի ընդգրկման պատճառով։ Ամենից հաճախ դրա համար օգտագործվում է կոնդենսատոր:

Արդյունաբերական եռաֆազ շարժիչը կարող է սնուցվել նաև կենցաղային վարդակից: Դա անելու համար իր տերմինալային տուփում երկու ոլորուն միացված է մեկի մեջ, և այս միացմանը միացված է կոնդենսատոր: Ելնելով միաֆազ սխեմայից սնվող ասինխրոն էլեկտրական շարժիչների գործարկման սկզբունքից, պետք է նշել, որ դրանք ավելի ցածր արդյունավետություն ունեն և շատ զգայուն են ծանրաբեռնվածությունների նկատմամբ:

Այս տեսակի էլեկտրական շարժիչները հեշտ է գործարկել, բայց դրանց արագությունը գրեթե անհնար է կարգավորել:

Նրանք զգայուն են լարման անկման նկատմամբ, և երբ «թերբեռնված են», նվազեցնում են արդյունավետությունը՝ դառնալով էներգիայի անհամաչափ մեծ ծախսերի աղբյուր։ Միևնույն ժամանակ կան ասինխրոն շարժիչի որպես գեներատոր օգտագործելու մեթոդներ:

Ունիվերսալ կոմուտատորային շարժիչներ - շահագործման սկզբունքը և բնութագրերը

Ցածր հզորությամբ կենցաղային էլեկտրական գործիքներում, որոնք պահանջում են ցածր մեկնարկային հոսանքներ, մեծ ոլորող մոմենտ, բարձր պտտման արագություն և սահուն կարգավորելու հնարավորություն, օգտագործվում են այսպես կոչված ունիվերսալ կոմուտատոր շարժիչներ։ Դիզայնով դրանք նման են սերիական պտտվող DC շարժիչներին:

Նման շարժիչներում ստատորի մագնիսական դաշտը ստեղծվում է մատակարարման լարման միջոցով: Մի փոքր փոխվել է միայն մագնիսական միջուկների ձևավորումը. այն ձուլված չէ, այլ կոմպոզիտային, ինչը հնարավորություն է տալիս նվազեցնել մագնիսացման հակադարձումը և տաքացումը Ֆուկոյի հոսանքների միջոցով: Արմատուրային սխեմայի հետ հաջորդաբար միացված ինդուկտիվությունը հնարավորություն է տալիս փոխել ստատորի և արմատուրի մագնիսական դաշտի ուղղությունը նույն ուղղությամբ և նույն փուլում:

Մագնիսական դաշտերի գրեթե ամբողջական համաժամեցումը թույլ է տալիս շարժիչին արագություն հավաքել նույնիսկ լիսեռի վրա զգալի բեռների դեպքում, ինչը պահանջվում է փորվածքների, պտտվող մուրճերի, փոշեկուլների, հղկիչների կամ հատակի փայլեցնող սարքերի շահագործման համար:

Եթե ​​կարգավորվող տրանսֆորմատորը ներառված է նման շարժիչի մատակարարման միացումում, ապա դրա պտտման հաճախականությունը կարող է սահուն կերպով փոխվել: Բայց ուղղությունը, երբ սնուցվում է փոփոխական հոսանքի միացումից, երբեք չի կարող փոխվել:

Նման էլեկտրական շարժիչներն ունակ են զարգացնել շատ մեծ արագություններ, կոմպակտ են և ունեն ավելի մեծ պտտող մոմենտ։ Այնուամենայնիվ, կոմուտատոր-խոզանակ հավաքույթի առկայությունը նվազեցնում է դրանց ծառայության ժամկետը. գրաֆիտի խոզանակները բավականին արագ մաշվում են բարձր արագությամբ, հատկապես, եթե կոմուտատորն ունի մեխանիկական վնաս:

Էլեկտրաշարժիչներն ունեն մարդու կողմից ստեղծված բոլոր սարքերի ամենաբարձր արդյունավետությունը (ավելի քան 80%): Նրանց գյուտը 19-րդ դարի վերջում կարելի է որակական թռիչք համարել քաղաքակրթության մեջ, քանի որ առանց դրանց անհնար է պատկերացնել բարձր տեխնոլոգիաների վրա հիմնված ժամանակակից հասարակության կյանքը, իսկ ավելի արդյունավետ բան դեռ հորինված չէ։

Էլեկտրական շարժիչի աշխատանքի համաժամանակյա սկզբունքը տեսանյութում

Էլեկտրական շարժիչը էլեկտրական էներգիան մեխանիկական էներգիայի վերածող սարք է։ Էլեկտրաշարժիչները լայն տարածում են գտել առօրյա կյանքի գրեթե բոլոր ոլորտներում։ Նախքան էլեկտրական շարժիչների տեսակները դիտարկելը, մենք պետք է համառոտ կանգ առնենք դրանց շահագործման սկզբունքի վրա: Ամբողջ գործողությունը տեղի է ունենում Ամպերի օրենքի համաձայն, երբ մագնիսական դաշտ է ձևավորվում մետաղալարի շուրջ, որտեղ հոսում է էլեկտրական հոսանքը։ Երբ այս մետաղալարը պտտվում է մագնիսի ներսում, յուրաքանչյուր կողմը հերթափոխով ձգվելու է դեպի բևեռները: Սա կհանգեցնի մետաղալարերի օղակի պտտմանը: Էլեկտրաշարժիչները բաժանվում են միմյանց միջև՝ կախված կիրառական հոսանքից, որը կարող է լինել փոփոխական կամ ուղղակի:

AC շարժիչներ

Փոփոխական հոսանքի առանձնահատկությունն այն է, որ այն փոխում է ուղղությունը վայրկյանում որոշակի քանակությամբ անգամ: Որպես կանոն, օգտագործվում է փոփոխական հոսանք 50 հերց հաճախականությամբ։

Երբ միացված է, հոսանքը սկզբում սկսում է հոսել մեկ ուղղությամբ, իսկ հետո նրա ուղղությունը ամբողջությամբ փոխվում է: Այսպիսով, օղակի կողմերը, ստանալով հրում, հերթափոխով ձգվում են դեպի տարբեր բևեռներ։ Այսինքն, ըստ էության, տեղի է ունենում նրանց կանոնավոր ձգողությունն ու վանումը։ Հետևաբար, ուղղությունը փոխելիս մետաղալարերի օղակը կպտտվի իր առանցքի շուրջը: Այս շրջանաձև շարժումների օգնությամբ էներգիան էլեկտրականից վերածվում է մեխանիկականի։

AC շարժիչները գալիս են բազմաթիվ դիզայնով և ներկայացված են մոդելների լայն տեսականիով: Սա թույլ է տալիս դրանք լայնորեն կիրառել ոչ միայն արդյունաբերության մեջ, այլեւ առօրյա կյանքում։

DC շարժիչներ

Հորինված առաջին շարժիչները, ի վերջո, ուղղակի հոսանքի սարքեր էին: Փոփոխական հոսանքն այս պահին դեռ անհայտ էր: Ի տարբերություն փոփոխական հոսանքի, ուղղակի հոսանքը միշտ շարժվում է մեկ ուղղությամբ: Ռոտորը դադարում է պտտվել 90 աստիճանով պտտվելուց հետո: Մագնիսական դաշտի ուղղությունը համընկնում է էլեկտրական հոսանքի ուղղության հետ։

Հետեւաբար, ուղղակի հոսանքի աղբյուրին միացված մետաղական օղակը կտրված է երկու մասի եւ կոչվում է օղակաձեւ կոմուտատոր։ Պտտման սկզբում հոսանքը հոսում է կոմուտատորի առաջին կողմով և լարերի միջով: Էլեկտրական հոսանքը, որը հոսում է մետաղալարերի օղակի միջով, դրանում մագնիսական դաշտ է ստեղծում: Քանի որ օղակը շարունակում է պտտվել, կոմուտատորը նույնպես պտտվում է: Այն բանից հետո, երբ օղակն անցնում է դատարկ տարածության միջով, այն տեղափոխվում է անջատիչի մեկ այլ մաս: Հաջորդը տեղի է ունենում փոփոխական էլեկտրական հոսանքի ազդեցությունը, որի շնորհիվ օղակի պտույտը շարունակվում է:

Բոլոր DC էլեկտրական շարժիչները օգտագործվում են արտադրության և տրանսպորտի մեջ AC սարքերի հետ համատեղ:

Էլեկտրական շարժիչների դասակարգում

Արդյունաբերության, գյուղատնտեսության և առօրյա կյանքում եռաֆազ էլեկտրական շարժիչներից առավել տարածված են ասինխրոն էլեկտրական շարժիչները՝ սկյուռային վանդակի ռոտորով, իրենց դիզայնի պարզության, հուսալիության և ցածր գնի շնորհիվ: Հետևաբար, օգտագործելով հենց այդպիսի էլեկտրական շարժիչի օրինակը, մենք կքննարկենք դրանց կառուցվածքը և շահագործման սկզբունքը:

Ասինխրոն էլեկտրական շարժիչը բաղկացած է երկու հիմնական մասից՝ ստատորից և ռոտորից:

Ստատորը էլեկտրական շարժիչի անշարժ մասն է։ Այն բաղկացած է հետևյալ տարրերից.

• շրջանակ (մարմին), որը, որպես կանոն, շերտավոր է ավելի լավ հովացման համար, քանի որ Գործողության ընթացքում ստատորի միջուկը և ոլորունները տաքանում են: Շրջանակն ունի նաև ոտքեր՝ էլեկտրական շարժիչը տեղադրելու համար։
• ստատորի միջուկը - հավաքվում է էլեկտրական պողպատի առանձին թերթերից՝ պտտվող հոսանքների պատճառով կորուստները նվազեցնելու համար (Ֆուկոյի հոսանքներ) և ունի փոխանցման ձև (ակոսներ) և ունի հետևյալ ձևը.

• Ստատորի ոլորունները պատրաստված են պղնձե լարերից, որոնք դրված են միջուկի ակոսներում, էլեկտրական ցանցին միանալու համար ոլորունների ծայրերը դուրս են բերվում տերմինալային տուփի մեջ.

Ռոտորը էլեկտրական շարժիչի պտտվող մասն է։ Ռոտորը բաղկացած է հետևյալ տարրերից.

• լիսեռ - պատրաստված է պողպատից և օգտագործվում է մեխանիկական էներգիան աշխատանքային մեխանիզմին փոխանցելու համար:
• ռոտորի միջուկ - տեղադրված է լիսեռի վրա, ինչպես ստատորի միջուկը, պատրաստված է էլեկտրական պողպատի առանձին թերթերից
• ռոտորի ոլորուն - սովորաբար ունի կարճ միացումով ոլորուն, կարճ միացված ռոտորի ոլորուն հաճախ անվանում են «սկյուռային անիվ»՝ իր արտաքին նմանության պատճառով. Կարճ միացված ռոտորի ոլորուն ունի հետևյալ ձևը.

Ռոտորը պահվում է ստատորի կենտրոնում՝ կրելով վահաններ:

1. Եռաֆազ էլեկտրական շարժիչի շահագործման սկզբունքը

Էլեկտրական շարժիչի շահագործման սկզբունքը բավականին պարզ է և հիմնված է պտտվող էլեկտրամագնիսական դաշտի սկզբունքի վրա։

Վերևի նկարը ցույց է տալիս պղնձե սկավառակ, որը կցված է առանցքակալի վրա, որի դիմաց կա մշտական ​​մագնիս: Եթե ​​դուք սկսեք պտտել մշտական ​​մագնիսը, նրա մագնիսական դաշտը, որը հատում է պղնձե սկավառակը, նույնպես կսկսի պտտվել, այսինքն. կստեղծվի պտտվող մագնիսական դաշտ, որը կստեղծի ինդուկցիոն հոսանքներ պղնձե սկավառակում: Այս հոսանքները, հոսելով սկավառակի միջով, ստեղծում են իրենց էլեկտրամագնիսական դաշտը, որն իր հերթին փոխազդում է մշտական ​​մագնիսների պտտվող մագնիսական դաշտի հետ, ինչը հանգեցնում է սկավառակի պտույտի։

Եռաֆազ էլեկտրական շարժիչը աշխատում է նույն կերպ, բայց դրա մեջ ստեղծվում է պտտվող մագնիսական դաշտ՝ օգտագործելով ստատորի ոլորունների հատուկ դասավորությունը, որոնք տեղաշարժվում են միմյանց նկատմամբ 120 o-ով, երբ երեք- փուլային հոսանքը հոսում է դրանց միջով, հանգեցնում է պտտվող էլեկտրամագնիսական դաշտի առաջացմանը:

Ստատորի պտտվող էլեկտրամագնիսական դաշտի ազդեցության տեսանյութը մետաղական շղթայի վրա (շղթան այս դեպքում սովորական սայր է).

Ստատորի պտտվող մագնիսական դաշտը, որը գործում է ռոտորի ոլորուն վրա, հանգեցնում է դրանում ինդուկցիոն հոսանքների առաջացմանը, որոնք, հոսելով ռոտորի ոլորուն միջով, ստեղծում են իրենց էլեկտրամագնիսական դաշտը, այս դաշտերի փոխազդեցությունը հանգեցնում է ռոտորի պտտմանը:

Ճիշտ այնպես, ինչպես մագնիսը, էլեկտրական շարժիչի ստատորն ունի բևեռներ, սակայն, ի տարբերություն մշտական ​​մագնիսի, էլեկտրական շարժիչում կարող է լինել երկուից ավելի բևեռ, և դրանք միշտ կան զույգ թվով: Ստատորի բևեռների քանակը ուղղակիորեն ազդում է մագնիսական դաշտի պտտման արագության և, համապատասխանաբար, ռոտորի պտտման արագության վրա: Մագնիսական դաշտի պտտման հաճախականությունը (սինխրոն հաճախականությունը) որոշվում է բանաձևով.

n=60* զ/ էջ

որտեղ f-ը ընթացիկ հաճախականությունն է ԱՊՀ երկրներում, ընթացիկ հաճախականությունը 50 Հց է (Հերց); p-ը բևեռների զույգերի թիվն է:

Որքան շատ բևեռներ ունի շարժիչը, այնքան ցածր է նրա պտտման արագությունը: Օրինակ, եկեք հաշվարկենք չորս բևեռներով էլեկտրական շարժիչի պտտման արագությունը.

Չորս բևեռները համապատասխանաբար 2 զույգ բևեռներ են.

n=60*f/p=60*50/2=1500 rpm

Նրանք. ստատորի մագնիսական դաշտի համաժամանակյա պտտման արագությունը 1500 պտ/րոպ է, մինչդեռ ռոտորի պտտման արագությունը մի փոքր ավելի ցածր կլինի, գուցե 1400-1450 պտ/րոպ.

Ստատորի մագնիսական դաշտի ռոտացիայի հաճախականությունից ռոտորի ուշացման հարաբերական չափը կոչվում է սայթաքում, այն արտահայտվում է որպես տոկոս և որոշվում է բանաձևով.

Ս=(n1- n2)/ n1*100%

որտեղ՝ n1 — համաժամանակյա արագություն, rpm; n2 - ռոտորի արագություն (ասինխրոն արագություն), rpm: