Elektrik motorunun çalışma prensibi elektromanyetik indüksiyon etkisinin kullanılmasına dayanmaktadır. Cihazın kendisi, elektrik alanlarını kullanarak mekanik enerji üretmek üzere tasarlanmıştır. Alınan enerjinin türü ve gücü, manyetik alanların etkileşim yöntemine ve elektrik motorunun gerçek tasarımına bağlıdır. Kullanılan voltajın türüne bağlı olarak motorlar DC ve AC olarak sınıflandırılır.
DC motoru
Bu motorların çalışma prensibi cihaz gövdesinde oluşturulan sabit manyetik alanların kullanılmasına dayanmaktadır. Bunları oluşturmak için, mahfazaya tutturulmuş kalıcı bir mıknatıs veya rotorun çevresine yerleştirilmiş elektromıknatıslar kullanılır.
DC motorlar arasındaki temel fark, makinenin gövdesine tutturulmuş kalıcı bir mıknatısın yuvalarında bulunmasıdır. Elektrik motorunun gücü bu mıknatısa, daha doğrusu alanına bağlıdır. Armatürde bir manyetik alan, ona doğru bir akım bağlandığında oluşturulur. Ancak bunun için armatürün sabit manyetik alanının kutuplarının yer değiştirmesi gerekir. Bu amaçla özel toplayıcı-fırça cihazları kullanılmaktadır. Motor miline sabitlenmiş ve armatür sargısına bağlanan bir kollektör halkası şeklinde düzenlenirler. Halka, dielektrik eklerle ayrılmış sektörlere bölünmüştür. Komütatör sektörü ile armatür devresi arasındaki bağlantı, üzerinde kayan grafit fırçalar vasıtasıyla oluşturulur. Daha sıkı temas için fırçalar yaylar aracılığıyla komütatör halkasına doğru bastırılır. Grafit kayma kabiliyeti, yüksek ısı iletkenliği ve yumuşaklığı nedeniyle kullanılır. Kullanımı pratik olarak toplayıcı iletkenlere zarar vermez.
Yüksek güçlü DC elektrik motorlarında, böyle bir cihazın büyük ağırlığı ve kalıcı mıknatısın oluşturduğu alanın düşük gücü nedeniyle kalıcı mıknatıs kullanımı etkisizdir. Bu durumda stator manyetik alanını oluşturmak için negatif veya pozitif bir güç hattına bağlanan bir dizi bobin elektromıknatıstan oluşan bir tasarım kullanılır. Aynı adı taşıyan direkler seri olarak bağlanır, sayıları bir ila dört arasında değişir, fırça sayısı kutup sayısına karşılık gelir, ancak genel olarak armatürün tasarımı yukarıda açıklananla hemen hemen aynıdır.
Bir elektrik motorunun çalıştırılmasını kolaylaştırmak için iki uyarma seçeneği kullanılır:
- şaft hızının düzgün bir şekilde düzenlenmesi için kullanılan, armatür sarımının yanında bağımsız bir ayarlanabilir hattın açıldığı paralel;
- ek bir hattı bağlama yöntemini gösteren sıralı uyarma, bu durumda devir sayısında keskin bir artış veya azalma olasılığı vardır.
Bu tip motorların, endüstride ve ulaşımda sıklıkla kullanılan, ayarlanabilir hıza sahip olduğunu belirtmekte fayda var.
İlginç. Makinelerde hız kontrolünün kullanılmasına olanak sağlayan paralel uyarılı motorlar kullanılırken, seri uyarım kaldırma ekipmanları için uygundur. Hatta motorların bu özelliği bile insanlığın hizmetine sunulmuştur.
alternatif akım motoru
Alternatif akımlı bir elektrik motorunun tasarımı ve çalışma prensibi ilk olarak fizikçi Nikola Tesla tarafından 6481 İngiliz patent numarasıyla tanımlanmış ve patenti alınmıştır. Ancak bu motor, düşük çalıştırma özellikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmamış ve bir çalıştırma çözümü bulunamamıştır. Doğru akım ağlarının kullanımını savunan Edison'un aksine, Tesla'nın bu tür bir motorun geliştirilmesinde ana özür dileyen kişi olduğu unutulmamalıdır.
Faz kayması adı verilen olguyu keşfeden ve bunun bir elektrik motorunda kullanılmasını öneren Tesla'ydı; ayrıca en etkili değeri olan 90°'yi deneysel olarak belirledi. Ayrıca ünlü fizikçi, çok fazlı sistemlerde dönen manyetik alanın kullanımını kanıtladı.
Ancak 1890'da mühendis M.O. Dolivo-Dobrovolsky, "sincap çarkı" armatürlü ve bir dairenin çevresine sarılan bir statorlu asenkron bir elektrik motorunun ilk çalışma örneğini yaratıyor. Bu ürünün tasarımında hem Nikola Tesla'nın çalışmalarından hem de diğer mühendis ve mucitlerin çalışmalarından yararlanılmıştır. Adil olmak gerekirse, unsurların daha önce ayrı ayrı icat edildiğine dikkat edilmelidir, M. Dolivo-Dobrovolsky bunları yalnızca çalışabilir bir cihazda birleştirdi.
Enerjisi bu tip elektrik motoru tarafından kullanılan dönen manyetik alan, statorun bir akım kaynağına bağlandığında üçlü sargısında meydana gelir. Böyle bir motorun rotoru, sargısı olmayan metal bir silindirdir. Statorun manyetik alanı, rotorla kısa devreli bir sisteme bağlanması nedeniyle içindeki akımları uyarır. Armatürün kendi manyetik alanının oluşmasına neden olurlar, bu da statorun girdap alanıyla birleştiğinde rotorun ve ona bağlı motor şaftının kendi ekseni etrafında dönmesine neden olur.
Asenkron motor, alanların senkronize olmaması nedeniyle adını almıştır; statorun manyetik alanı, armatür alanıyla aynı hıza sahiptir, ancak faz olarak onun arkasındadır.
Asenkron bir elektrik motorunu çalıştırmak için, oldukça önemli başlangıç akımı değerleri gereklidir, bu da gerçekte fark edilir - böyle bir motora sahip bir makine veya başka bir tüketici ağa bağlandığında, akkor lambaların ışığı genellikle yanıp söner. ağdaki voltajda bir düşüş. Çalıştırmayı kolaylaştırmak için bir yara rotoru kullanılır, bu armatür cihazı genellikle yüksek performanslı elektrik motorlarında kullanılır. Faz rotoru, geleneksel olanın aksine, gövdesinde bir "yıldız" şeklinde birleştirilmiş üç sargıya sahiptir. Statorun aksine, bir enerji kaynağına değil, bir başlatma cihazına bağlanırlar. Bir cihazın ağa bağlanması, sıfır değerlere dirençte bir düşüş ile karakterize edilir. Sonuç olarak, motor sorunsuz bir şekilde çalışır ve aşırı yüklenme olmadan çalışır. Böyle bir motorun çalışmasının düzenlenmesi, DC motorların aksine oldukça zordur.
İlginç. Alternatif akım elektrik motorlarının kullanımı ünlü Nikola Tesla tarafından desteklenirken, doğru akım enerjisi de daha az ünlü olmayan Edison tarafından desteklendi. Bunun sonucunda iki ünlü bilim adamı arasında ölümüne kadar süren bir çatışma çıktı.
Lineer motorlar
Bazı cihazlar için gerekli olan motor şaftının dönme hareketi değil, ileri geri hareketidir. Tasarımcılar sanayicilerin ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla lineer elektrik motorları da geliştirdiler. Dönme hareketini doğrusal harekete dönüştürmek için çeşitli dişli kutuları ve dişli kutularının kullanılabileceği açıktır ancak bu, tasarımı karmaşıklaştırır, daha pahalı hale getirir ve aynı zamanda verimliliğini azaltır.
Böyle bir cihazın statoru ve rotoru, geleneksel motorlarda olduğu gibi bir halka ve silindir yerine metal şeritlerden oluşur. Elektrik motorunun çalışma prensibi, statorun açık bir manyetik devre sistemi ile oluşturduğu elektromanyetik alan nedeniyle mümkün olan rotorun ileri geri hareketidir. Tasarımın kendisinde, çalışma sırasında, bir komütatör-fırça cihazı ile armatür sargısına etki eden hareketli bir manyetik alan oluşturulur. Ortaya çıkan alan, rotora dönüş sağlamadan, yalnızca doğrusal yönde rotorun yerini değiştirir. Doğrusal tip bir elektrik motorunun gücü tasarımıyla sınırlıdır.
Bu motorların dezavantajları şunlardır: imalatlarının karmaşıklığı, bu tür ekipmanların oldukça yüksek maliyeti ve dişli kutusu aracılığıyla dönme kullanımından daha yüksek olmasına rağmen düşük verimlilik.
Tek fazlı ağda AC elektrik motorlarının kullanımı
Üç fazlı bir ağda statorun dönen bir manyetik alanını elde etmek en kolay yoldur, ancak buna rağmen asenkron motorları tek fazlı bir ev ağında kullanabilirsiniz. Tek yapmanız gereken bazı hesaplamalar yapmak ve motor tasarımını değiştirmek.
Değişikliklerin formülü şöyledir:
- Motor statoruna iki sargının yerleştirilmesi: çalıştırma ve çalışma;
- Devreye bir kapasitör eklenmesi, başlangıç sargısındaki akımın faz olarak 90° kaydırılmasına olanak sağlayacaktır. Pratikte bunu yapabilirsiniz: üç fazlı asenkron motorun sargılarını, iki sargıyı bir arada birleştirin ve bu bağlantıya bir kapasitör takın.
Bu motor bir ev ağında çalışacak, ancak DC motorlardan farklı olarak bu motor hız açısından ayarlanmamıştır, ayrıca kritik yükleri zayıf şekilde tolere eder ve daha düşük verime sahiptir. Elektrik motorunun gücü de nispeten düşüktür ve büyük ölçüde ağa bağlıdır. Bu tür motorların çalıştırılması için üç fazlı bir ağ daha uygundur.
Şu anda elektrik motorları dünya çapında yaygındır. Avantajları arasında:
- %80'e kadar yüksek verimlilik;
- kompakt boyutlara sahip yüksek motor gücü;
- bakımda iddiasızlık;
- güvenilirlik;
- düşük güç gereksinimleri.
Ancak aynı zamanda bunların daha geniş dağılımını sınırlayan bir takım sorunlar da var. Örneğin, hareketlilikleri güç kaynaklarıyla sınırlıdır - şu anda böyle bir cihazın uzun vadeli işlevselliğini sağlayabilecek yeterince güçlü güç kaynakları yoktur. Kuralın tek istisnası nükleer reaktördür. Denizaltıların ve gemilerin tahrikli elektrik motorları mükemmel bir özerkliğe sahiptir, ancak aynı zamanda bu büyüklükteki enerji taşıyıcılarının günlük yaşamda kullanılması imkansızdır. Grafen pilleri durumu iyileştirebilir ancak umutları hala belirsiz.
Video
Elektrik motoru, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren elektrikli bir cihazdır. Günümüzde elektrik motorları endüstride çeşitli makine ve mekanizmaları tahrik etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Evde çamaşır makinesine, buzdolabına, meyve sıkacağı, mutfak robotuna, vantilatörlere, elektrikli tıraş makinelerine vb. Kurulurlar. Elektrik motorları, kendisine bağlı cihazları ve mekanizmaları çalıştırır.
Bu yazımda garajda, evde veya atölyede yaygın olarak kullanılan AC elektrik motorlarının en yaygın türlerinden ve çalışma prensiplerinden bahsedeceğim.
Bir elektrik motoru nasıl çalışır?
Motor etkiye göre çalışır 1821 yılında Michael Faraday tarafından keşfedilmiştir. Bir iletkendeki elektrik akımı bir mıknatısla etkileşime girdiğinde sürekli dönmenin meydana gelebileceğini keşfetti.
Düzgün bir manyetik alanda iseÇerçeveyi dikey konuma getirin ve içinden akım geçirin, ardından iletkenin etrafında mıknatısların kutuplarıyla etkileşime girecek bir elektromanyetik alan oluşacaktır. Çerçeve birinden itecek ve diğerini çekecek.
Sonuç olarak çerçeve, manyetik alanın iletken üzerindeki etkisinin sıfır olacağı yatay bir konuma dönecektir. Dönüşün devam edebilmesi için belli bir açıyla başka bir çerçeve eklemek veya uygun anda çerçevedeki akımın yönünü değiştirmek gerekir.
Şekilde bu, aküden gelen kontak plakalarının bitişik olduğu iki yarım halka kullanılarak yapılmaktadır. Sonuç olarak yarım dönüşü tamamladıktan sonra polarite değişir ve dönüş devam eder.
Modern elektrik motorlarında Manyetik alan oluşturmak için kalıcı mıknatıslar yerine indüktörler veya elektromıknatıslar kullanılır. Herhangi bir motoru sökerseniz, izolasyon verniği ile kaplanmış telin sarılı dönüşlerini göreceksiniz. Bu dönüşler elektromıknatıs veya aynı zamanda alan sargısı olarak da adlandırılır.
Evde Pille çalışan çocuk oyuncaklarında kalıcı mıknatıslar kullanılmaktadır.
Diğerlerinde ise daha güçlü Motorlar yalnızca elektromıknatısları veya sargıları kullanır. Onlarla birlikte dönen kısma rotor, sabit kısma ise stator adı verilir.
Elektrik motor çeşitleri
Günümüzde farklı tasarım ve tiplerde oldukça fazla sayıda elektrik motoru bulunmaktadır. Ayrılabilirler güç kaynağı türüne göre:
- Alternatif akım, doğrudan şebekeden çalıştırılır.
- Doğru akım Pillerle, şarj edilebilir pillerle, güç kaynaklarıyla veya diğer doğru akım kaynaklarıyla çalışan.
Çalışma prensibine göre:
- Senkron Rotor üzerinde sargıları ve bunlara elektrik akımı sağlayacak bir fırça mekanizması bulunan.
- Asenkron, en basit ve en yaygın motor türüdür. Rotor üzerinde fırça veya sargı bulunmaz.
Senkron bir motor, kendisini döndüren manyetik alanla senkron olarak dönerken, asenkron bir motor, statordaki dönen manyetik alandan daha yavaş döner.
Asenkron elektrik motorunun çalışma prensibi ve tasarımı
Asenkron durumda motor, dönen bir manyetik alan oluşturan stator sargıları döşenir (380 Volt için bunlardan 3 adet olacaktır). Uçları bağlantı için özel bir terminal bloğuna bağlanır. Elektrik motorunun ucundaki mile monte edilen fan sayesinde sargılar soğutulur.
RotorŞaftla tek parça olan, her iki tarafı birbirine kapalı metal çubuklardan yapılmıştır, bu nedenle kısa devre olarak adlandırılır.
Bu tasarım sayesinde sık periyodik bakım ve mevcut besleme fırçalarının değiştirilmesine gerek kalmaz, güvenilirlik, dayanıklılık ve güvenilirlik kat kat artar.
Genellikle, başarısızlığın ana nedeni Asenkron bir motorun arızası, milin döndüğü yatakların aşınmasıdır.
Çalışma prensibi. Asenkron bir motorun çalışması için, rotorun statorun elektromanyetik alanından daha yavaş dönmesi gerekir, bunun sonucunda rotorda bir EMF indüklenir (bir elektrik akımı ortaya çıkar). Buradaki önemli bir durum, eğer rotor manyetik alanla aynı hızda dönseydi, elektromanyetik indüksiyon yasasına göre içinde hiçbir EMF indüklenmeyecek ve dolayısıyla dönüş olmayacaktı. Ancak gerçekte yatak sürtünmesi veya mil yükü nedeniyle rotor her zaman daha yavaş dönecektir.
Manyetik kutuplar sürekli dönüyor motor sargılarında ve rotordaki akımın yönü sürekli değişir. Örneğin zamanın bir noktasında, stator ve rotor sargılarındaki akımların yönü şematik olarak haçlar (akım bizden uzaklaşır) ve noktalar (akım bize doğru akar) şeklinde gösterilir. Dönen manyetik alan noktalı çizgi olarak gösterilmiştir.
Örneğin, daire testere nasıl çalışır. Yüksüz olarak en yüksek hıza sahiptir. Ancak tahtayı kesmeye başladığımız anda dönüş hızı düşer ve aynı zamanda rotor elektromanyetik alana göre daha yavaş dönmeye başlar ve elektrik mühendisliği yasalarına göre daha da büyük bir EMF indüklenmeye başlar. BT. Motorun tükettiği akım artar ve tam güçte çalışmaya başlar. Mil üzerindeki yük duracak kadar büyükse, içinde indüklenen EMF'nin maksimum değeri nedeniyle sincap kafesli rotorda hasar meydana gelebilir. Bu nedenle uygun güce sahip bir motor seçmek önemlidir. Daha büyük bir tane alırsanız, enerji maliyetleri haksız olacaktır.
Rotor hızı kutup sayısına bağlıdır. 2 kutuplu olduğunda dönüş hızı, 50 Hz şebeke frekansında saniyede maksimum 3000 devire eşit olan manyetik alanın dönüş hızına eşit olacaktır. Hızı yarı yarıya azaltmak için statordaki kutup sayısını dörde çıkarmak gerekir.
Asenkron sistemin önemli bir dezavantajı Motorların özelliği, milin dönme hızını ancak elektrik akımının frekansını değiştirerek ayarlayabilmeleridir. Dolayısıyla sabit bir şaft dönüş hızına ulaşmak mümkün değildir.
AC senkron elektrik motorunun çalışma prensibi ve tasarımı
Bu tip elektrik motoru, sabit bir dönüş hızının gerekli olduğu, onu ayarlama yeteneğinin olduğu ve ayrıca 3000 rpm'den daha fazla bir dönüş hızının gerekli olduğu günlük yaşamda kullanılır (bu, asenkron olanlar için maksimumdur).
Senkron motorlar elektrikli el aletlerine, elektrikli süpürgelere, çamaşır makinelerine vb. monte edilir.
Senkron bir muhafazada AC motorda, rotor veya armatür (1) üzerine de sarılmış sargılar (şekilde 3) bulunmaktadır. Uçları, grafit fırçalar (4) kullanılarak voltajın uygulandığı kayar halkanın veya toplayıcının (5) sektörlerine lehimlenir. Ayrıca terminaller, fırçalar her zaman yalnızca bir çifte voltaj sağlayacak şekilde yerleştirilmiştir.
En yaygın arızalar komütatör motorlar şunlardır:
- Fırça aşınması veya baskı yayının zayıflaması nedeniyle zayıf temasları.
- Kolektör kirliliği. Alkol veya zımpara kağıdı ile temizleyin.
- Rulman aşınması.
Çalışma prensibi. Bir elektrik motorunda tork, armatür akımı ile alan sargısındaki manyetik akı arasındaki etkileşimin bir sonucu olarak yaratılır. Alternatif akımın yönündeki bir değişiklikle birlikte, mahfazadaki ve armatürdeki manyetik akının yönü de aynı anda değişecektir, bu nedenle dönüş her zaman bir yönde olacaktır.
Elektrik motorları, elektrik enerjisinin mekanik enerjiye dönüştürüldüğü cihazlardır. Çalışma prensibi elektromanyetik indüksiyon olgusuna dayanmaktadır.
Bununla birlikte, motor rotorunun dönmesine neden olan manyetik alanların etkileşim şekli, besleme voltajının türüne (alternatif veya doğrudan) bağlı olarak önemli ölçüde farklılık gösterir.
DC elektrik motorunun tasarımı ve çalışma prensibi
Bir DC elektrik motorunun çalışma prensibi, kalıcı mıknatısların benzer kutuplarının itilmesi ve farklı kutupların çekilmesi etkisine dayanmaktadır. Buluşunun önceliği Rus mühendis B. S. Jacobi'ye aittir. Bir DC motorun ilk endüstriyel modeli 1838'de oluşturuldu. O zamandan beri tasarımı temel değişikliklere uğramadı.
Düşük güçlü DC motorlarda mıknatıslardan biri fiziksel olarak mevcuttur. Doğrudan makine gövdesine takılır. İkincisi, bir doğru akım kaynağına bağlandıktan sonra armatür sargısında oluşturulur. Bu amaçla özel bir cihaz kullanılır - bir komütatör-fırça ünitesi. Kolektörün kendisi motor miline bağlı iletken bir halkadır. Armatür sargısının uçları ona bağlanır.
Torkun oluşabilmesi için armatürün kalıcı mıknatısının kutuplarının sürekli olarak yer değiştirmesi gerekir. Bu, kutbun manyetik nötr olarak adlandırılan bölgeyi geçtiği anda gerçekleşmelidir. Yapısal olarak bu sorun, toplayıcı halkanın dielektrik plakalarla ayrılmış sektörlere bölünmesiyle çözülür. Armatür sargılarının uçları dönüşümlü olarak bunlara bağlanır.
Kollektörü güç kaynağına bağlamak için, fırça adı verilen fırçalar kullanılır - yüksek elektrik iletkenliğine ve düşük kayma sürtünme katsayısına sahip grafit çubuklar.
Yüksek güçlü motorlarda fiziksel olarak mevcut mıknatıslar ağırlıklarından dolayı kullanılmaz. Statorun sabit bir manyetik alanını oluşturmak için, her biri pozitif veya negatif besleme veriyoluna bağlı kendi iletken sargısına sahip olan birkaç metal çubuk kullanılır. Aynı adı taşıyan kutuplar birbirine seri olarak bağlanır.
Motor gövdesindeki kutup çifti sayısı bir veya dört olabilir. Armatür komütatöründeki mevcut toplama fırçalarının sayısı buna uygun olmalıdır.
Yüksek güçlü elektrik motorlarının bir takım tasarım püf noktaları vardır. Örneğin, motor çalıştırıldıktan sonra üzerindeki yükün değişmesiyle birlikte akım toplama fırça tertibatı, milin dönmesine karşı belirli bir açıyla hareket eder. Bu, şaft frenlenmesine ve elektrik makinesinin verimliliğinin azalmasına yol açan "armatür reaksiyonu" etkisini telafi eder.
Bir DC motoru bağlamak için ayrıca üç devre vardır:
- paralel uyarılma ile;
- tutarlı;
- karışık.
Paralel uyarma, armatür sargısına paralel olarak başka bir bağımsız, genellikle ayarlanabilir (reostat) açıldığında meydana gelir.
Bu bağlantı yöntemi, dönüş hızını çok düzgün bir şekilde düzenlemenize ve maksimum stabiliteye ulaşmanıza olanak tanır. Takım tezgahlarının ve vinç ekipmanlarının elektrik motorlarına güç vermek için kullanılır.
Seri - armatür güç devresine seri olarak ek bir sargı bağlanır. Bu tür bağlantı, motorun dönme kuvvetini doğru anda keskin bir şekilde artırmak için kullanılır. Örneğin trenlerden inerken.
DC motorlar dönüş hızını sorunsuz bir şekilde ayarlama özelliğine sahip olduğundan elektrikli araçlarda ve kaldırma ekipmanlarında cer motoru olarak kullanılırlar.
AC motorlar - fark nedir?
Alternatif akımlı bir elektrik motorunun tasarımı ve çalışma prensibi, tork oluşturmak için dönen bir manyetik alanın kullanılmasını içerir. Mucitlerinin, 1890 yılında motorun ilk endüstriyel prototipini yaratan ve üç fazlı alternatif akım teorisi ve teknolojisinin kurucusu olan Rus mühendis M. O. Dolivo-Dobrovolsky olduğu kabul ediliyor.
Besleme voltajı devresine bağlanır bağlanmaz motorun üç stator sargısında dönen bir manyetik alan belirir. Geleneksel tasarımdaki böyle bir elektrik motorunun rotoru herhangi bir sargıya sahip değildir ve kabaca konuşursak, bir şekilde sincap tekerleğini anımsatan bir demir parçasıdır.
Statorun manyetik alanı, kısa devreli bir yapı olduğu için rotorda çok büyük bir akımın ortaya çıkmasına neden olur. Bu akım, statorun girdap manyetik teriyle "birleşen" ve motor şaftını aynı yönde dönmeye zorlayan armatürün kendi alanının ortaya çıkmasına neden olur.
Armatürün manyetik alanı statorla aynı hıza sahiptir, ancak faz olarak yaklaşık 8-100 oranında geride kalır. Bu nedenle AC motorlara asenkron motorlar adı verilir.
Geleneksel sincap kafesli rotorlu bir AC elektrik motorunun çalışma prensibi çok yüksek başlatma akımlarına sahiptir. Muhtemelen çoğunuz bunu fark etmişsinizdir - motorları çalıştırırken akkor lambalar parıltılarının parlaklığını değiştirir. Bu nedenle, yüksek güçlü elektrikli makinelerde bir yara rotoru kullanılır - üzerine bir "yıldız" ile bağlanan üç sargı yerleştirilir.
Armatür sargıları besleme ağına bağlı değildir, ancak bir komütatör-fırça düzeneği aracılığıyla başlatma reostasına bağlanır. Böyle bir motoru açma işlemi, besleme ağına bağlanmak ve armatür devresindeki aktif direnci kademeli olarak sıfıra düşürmekten oluşur. Elektrik motoru sorunsuz ve aşırı yüklenmeden açılır.
Tek fazlı bir devrede asenkron motor kullanmanın özellikleri
Statorun dönen manyetik alanının üç fazlı bir voltajdan elde edilmesi en kolay olmasına rağmen, asenkron bir elektrik motorunun çalışma prensibi, tasarımlarında bazı değişiklikler yapılması durumunda, tek fazlı bir ev ağından çalışmasına izin verir.
Bunu yapmak için statorun iki sargısı olması gerekir; bunlardan biri "başlangıç" sargısıdır. Devreye reaktif bir yükün dahil edilmesi nedeniyle içindeki akım faz olarak 90° kaydırılır. Çoğu zaman bunun için bir kapasitör kullanılır.
Endüstriyel üç fazlı bir motora evdeki prizden de güç verilebilir. Bunu yapmak için, terminal kutusunda iki sargı bire bağlanır ve bu devreye bir kapasitör bağlanır. Tek fazlı bir devreden beslenen asenkron elektrik motorlarının çalışma prensibine dayanarak, verimlerinin daha düşük olduğunu ve aşırı yüklere karşı çok hassas olduklarını belirtmekte fayda var.
Bu tip elektrik motorlarının çalıştırılması kolaydır ancak hızlarının ayarlanması neredeyse imkansızdır.
Gerilim düşüşlerine karşı hassastırlar ve "düşük yüklendiğinde" verimliliği düşürerek orantısız derecede yüksek enerji maliyeti kaynağı haline gelirler. Aynı zamanda asenkron motorun jeneratör olarak kullanılmasına yönelik yöntemler de vardır.
Üniversal komütatör motorlar - çalışma prensibi ve özellikleri
Düşük başlangıç akımı, yüksek tork, yüksek dönme hızı ve bunu sorunsuz bir şekilde ayarlama yeteneği gerektiren düşük güçlü ev aletlerinde, evrensel komütatör motorlar kullanılır. Tasarım olarak seri sargılı DC motorlara benzerler.
Bu tür motorlarda stator manyetik alanı besleme gerilimi tarafından oluşturulur. Manyetik çekirdeklerin tasarımı yalnızca çok az değiştirildi; döküm değil, kompozit, bu da mıknatıslanmanın tersine çevrilmesini ve Foucault akımlarından kaynaklanan ısınmayı azaltmayı mümkün kılıyor. Armatür devresine seri bağlanan endüktans, statorun ve armatürün manyetik alanının yönünün aynı yönde ve aynı fazda değiştirilmesini mümkün kılar.
Manyetik alanların neredeyse tam senkronizasyonu, matkapların, kırıcı delicilerin, elektrikli süpürgelerin, öğütücülerin veya zemin cilalayıcıların çalışması için gerekli olan, şaft üzerindeki önemli yüklerde bile motorun hız kazanmasını sağlar.
Böyle bir motorun besleme devresine ayarlanabilir bir transformatör dahil edilirse, dönüş frekansı sorunsuz bir şekilde değiştirilebilir. Ancak alternatif akım devresinden güç verildiğinde yön asla değiştirilemez.
Bu tür elektrik motorları çok yüksek hızlara ulaşabiliyor, kompakt ve daha yüksek torka sahip. Bununla birlikte, bir komütatör-fırça düzeneğinin varlığı servis ömrünü kısaltır - grafit fırçalar, özellikle komütatörde mekanik hasar varsa, yüksek hızlarda oldukça hızlı aşınır.
Elektrik motorları, insan tarafından yaratılan tüm cihazlar arasında en yüksek verime (%80'den fazla) sahiptir. 19. yüzyılın sonundaki buluşları medeniyette niteliksel bir sıçrama olarak kabul edilebilir, çünkü onlarsız, yüksek teknolojiye dayalı modern bir toplumun yaşamını hayal etmek imkansızdır ve daha etkili bir şey henüz icat edilmemiştir.
Videoda bir elektrik motorunun senkronize çalışma prensibi
Elektrik motoru, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bir cihazdır. Elektrik motorları günlük hayatın hemen her alanında yaygınlaşmıştır. Elektrik motorlarının çeşitlerini düşünmeden önce çalışma prensibi üzerinde kısaca durmalıyız. Tüm olay Ampere yasasına uygun olarak, elektrik akımının aktığı telin etrafında bir manyetik alan oluştuğunda gerçekleşir. Bu tel mıknatısın içinde döndükçe, her iki taraf da dönüşümlü olarak kutuplara çekilecektir. Bu, tel halkasının dönmesine neden olacaktır. Elektrik motorları uygulanan akıma göre alternatif veya doğru akıma göre kendi aralarında bölünürler.
AC motorlar
Alternatif akımın bir özelliği, saniyede belirli sayıda yön değiştirmesidir. Kural olarak 50 hertz frekansında alternatif akım kullanılır.
Bağlandığında akım önce tek yönde akmaya başlar, ardından yönü tamamen değişir. Böylece, ilmeğin itme alan kenarları dönüşümlü olarak farklı kutuplara çekilir. Yani, aslında bunların düzenli bir şekilde çekim ve itilmeleri meydana gelir. Bu nedenle yön değiştirildiğinde tel döngüsü kendi ekseni etrafında dönecektir. Bu dairesel hareketler sayesinde enerji elektrikten mekaniğe dönüştürülür.
AC motorlar birçok tasarımda ve çok çeşitli modellerde mevcuttur. Bu onların sadece endüstride değil günlük yaşamda da yaygın olarak kullanılmasına olanak tanır.
DC motorlar
Sonuçta icat edilen ilk motorlar doğru akım cihazlarıydı. O zamanlar alternatif akım henüz bilinmiyordu. Alternatif akımın aksine doğru akım her zaman tek yönde hareket eder. Rotor 90 derece döndükten sonra dönmeyi bırakır. Manyetik alanın yönü elektrik akımının yönü ile çakışmaktadır.
Bu nedenle doğru akım kaynağına bağlanan metal halka iki parçaya bölünür ve halka komütatör olarak adlandırılır. Dönmenin başlangıcında akım, komütatörün birinci tarafından ve tellerden akar. Bir tel halkadan geçen elektrik akımı, içinde bir manyetik alan oluşturur. Döngü dönmeye devam ettikçe komütatör de döner. Halka boş alandan geçtikten sonra anahtarın başka bir yerine hareket eder. Daha sonra, döngünün dönüşünün devam etmesi nedeniyle alternatif elektrik akımının etkisi ortaya çıkar.
Üretim ve nakliyede tüm DC elektrik motorları AC cihazlarla birlikte kullanılır.
Elektrik motorlarının sınıflandırılması
Endüstride, tarımda ve günlük yaşamda üç fazlı elektrik motorları arasında en yaygın olanı, tasarım basitliği, güvenilirliği ve düşük maliyeti nedeniyle sincap kafesli rotorlu asenkron elektrik motorlarıdır. Bu nedenle böyle bir elektrik motoru örneğini kullanarak onların yapısını ve çalışma prensibini ele alacağız.
Asenkron bir elektrik motoru iki ana parçadan oluşur: stator ve rotor.
Stator, elektrik motorunun sabit kısmıdır. Aşağıdaki unsurlardan oluşur:
- Kural olarak daha iyi soğutma için nervürlü çerçeve (gövde) çünkü Çalışma sırasında stator çekirdeği ve sargılar ısınır. Çerçevenin ayrıca elektrik motorunu monte etmek için ayakları vardır.
- stator çekirdeği - girdap akımlarından (Foucault akımları) kaynaklanan kayıpları azaltmak için ayrı elektrikli çelik levhalardan monte edilmiştir ve bir dişli şekline (oluklar) sahiptir ve aşağıdaki forma sahiptir:
- stator sargıları çekirdeğin oyuklarına döşenen bakır tellerden yapılır, sargıların elektrik şebekesine bağlantı için uçları terminal kutusuna çıkarılır.
Rotor, elektrik motorunun dönen kısmıdır. Rotor aşağıdaki unsurlardan oluşur:
- şaft - çelikten yapılmış ve mekanik enerjiyi çalışma mekanizmasına iletmek için kullanılır.
- rotor çekirdeği - tıpkı stator çekirdeği gibi mile monte edilmiş, ayrı elektrikli çelik levhalardan yapılmış
- rotor sargısı - genellikle kısa devreli bir tasarıma sahiptir; kısa devreli rotor sargısına, dış benzerliğinden dolayı genellikle "sincap çarkı" denir. Kısa devre rotor sargısı aşağıdaki forma sahiptir:
Rotor, yatak kalkanları tarafından statorun merkezinde tutulur.
Üç fazlı elektrik motorunun çalışma prensibi
Elektrik motorunun çalışma prensibi oldukça basittir ve dönen bir elektromanyetik alan prensibine dayanmaktadır.
Yukarıdaki şekil, karşısında kalıcı bir mıknatıs bulunan bir yatağın üzerindeki bir mile tutturulmuş bir bakır diski göstermektedir. Kalıcı bir mıknatısı döndürmeye başlarsanız, bakır diski geçen manyetik alanı da dönmeye başlayacaktır. bakır diskte indüksiyon akımları yaratacak dönen bir manyetik alan oluşturulacaktır. Diskin içinden akan bu akımlar, kendi elektromanyetik alanlarını yaratır ve bu da kalıcı mıknatısların dönen manyetik alanıyla etkileşime girerek diskin dönmesine neden olur.
Üç fazlı bir elektrik motoru da aynı şekilde çalışır, ancak uzayda birbirine göre 120 o kadar yer değiştiren stator sargılarının özel bir düzenlemesi kullanılarak dönen bir manyetik alan oluşturulur; böyle bir düzenleme, üç-fazlı olduğunda faz akımı içlerinden akar, dönen bir elektromanyetik alanın ortaya çıkmasına neden olur.
Statorun dönen elektromanyetik alanının metal bir devre üzerindeki etkisinin videosu (bu durumda devre normal bir kanattır):
Rotor sargısına etki eden statorun dönen manyetik alanı, içinde rotor sargısından akan, kendi elektromanyetik alanını yaratan endüksiyon akımlarının ortaya çıkmasına neden olur, bu alanların etkileşimi rotorun dönmesine neden olur.
Tıpkı mıknatıs gibi, elektrik motorunun statorunun da kutupları vardır, ancak kalıcı mıknatısın aksine, bir elektrik motorunda ikiden fazla kutup olabilir ve bunların sayısı her zaman çifttir. Statordaki kutup sayısı, manyetik alanın dönme hızını ve buna bağlı olarak rotorun dönme hızını doğrudan etkiler. Manyetik alanın dönme frekansı (senkron frekans) aşağıdaki formülle belirlenir:
N=60* F/ P
burada: f, BDT ülkelerindeki mevcut frekanstır, mevcut frekans 50 Hz'dir (Hertz); p kutup çiftlerinin sayısıdır.
Bir motorun kutup sayısı ne kadar fazlaysa dönüş hızı o kadar düşük olur. Örneğin dört kutuplu bir elektrik motorunun dönüş hızını hesaplayalım:
Dört kutup sırasıyla 2 çift kutuptur:
n=60*f/p=60*50/2=1500 rpm
Onlar. stator manyetik alanının senkron dönüş hızı 1500 rpm'dir, rotor dönüş hızı ise biraz daha düşük, belki 1400-1450 rpm olacaktır.
Stator manyetik alanının dönme frekansından rotor dönüşündeki göreceli gecikme miktarına kayma denir, yüzde olarak ifade edilir ve aşağıdaki formülle belirlenir:
S=(N1- N2)/ N1*100%
burada: n1 — senkron hız, rpm; n2 — rotor hızı (asenkron hız), rpm.