Danas je nemoguće zamisliti ljudsku civilizaciju i visokotehnološko društvo bez struje. Jedan od glavnih uređaja koji osiguravaju rad električnih uređaja je motor. Ovaj stroj je pronašao najširu rasprostranjenost: od industrije (ventilatori, drobilice, kompresori) do kućne upotrebe (strojevi za pranje rublja, bušilice, itd.). Ali koji je princip rada elektromotora?
Odredište
Princip rada elektromotora i njegovi glavni ciljevi su prijenos mehaničke energije potrebne za izvođenje tehnoloških procesa na radna tijela. Motor ga sam generira zbog električne energije koja se troši iz mreže. U suštini, princip rada elektromotora je pretvaranje električne energije u mehaničku energiju. Količina mehaničke energije koju on generira u jednoj jedinici vremena naziva se snaga.
Pregledimotori
Ovisno o karakteristikama opskrbne mreže, mogu se razlikovati dvije glavne vrste motora: na istosmjernu i na izmjeničnu struju. Najčešći istosmjerni strojevi su motori sa serijskom, nezavisnom i mješovitom uzbudom. Primjeri AC motora su sinkroni i asinkroni strojevi. Unatoč prividnoj raznolikosti, uređaj i princip rada elektromotora za bilo koju namjenu temelje se na interakciji vodiča sa strujom i magnetskim poljem, odnosno trajnog magneta (feromagnetski objekt) s magnetskim poljem.
Current loop - prototip motora
Glavna točka u takvoj stvari kao što je princip rada elektromotora može se nazvati pojavom okretnog momenta. Ovaj se fenomen može razmotriti na primjeru okvira sa strujom, koji se sastoji od dva vodiča i magneta. Struja se dovodi do vodiča kroz kontaktne prstenove, koji su pričvršćeni na os rotirajućeg okvira. U skladu s poznatim pravilom lijeve ruke, na okvir će djelovati sile koje će stvoriti zakretni moment oko osi. Pod djelovanjem te ukupne sile rotirati će se u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Poznato je da je ovaj moment rotacije izravno proporcionalan magnetskoj indukciji (B), jakosti struje (I), površini okvira (S) i ovisi o kutu između linija polja i osi potonjeg. Međutim, pod djelovanjem trenutka koji mijenja svoj smjer, okvir će oscilirati. Što se može učiniti za stvaranje trajnogupute? Ovdje postoje dvije opcije:
- promijenite smjer električne struje u okviru i položaj vodiča u odnosu na polove magneta;
- promijenite smjer samog polja, dok se okvir rotira u istom smjeru.
Prva opcija se koristi za istosmjerne motore. A drugi je princip AC motora.
Promjena smjera struje u odnosu na magnet
Da biste promijenili smjer kretanja nabijenih čestica u vodiču okvira strujom, potreban vam je uređaj koji bi taj smjer postavljao ovisno o položaju vodiča. Ovaj dizajn se provodi korištenjem 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 moment ga zadržava. Važno je napomenuti da je jedan prsten sastavljen od dvije polovice, koje su međusobno izolirane.
DC dizajn stroja
Navedeni primjer je princip rada DC motora. Pravi stroj, naravno, ima složeniji dizajn, gdje se za formiranje namota armature koriste deseci okvira. Vodiči ovog namota postavljeni su u posebne utore u cilindričnoj feromagnetskoj jezgri. Krajevi namota spojeni su na izolirane prstenove koji čine kolektor. Namot, komutator i jezgra su armatura koja se okreće u ležajevima na tijelu samog motora. Uzbudno magnetsko polje stvaraju polovi trajnih magneta, koji se nalaze u kućištu. Namot je spojen na mrežu, a može se uključiti neovisno o armaturnom krugu ili serijski. U prvom slučaju, elektromotor će imati neovisnu pobudu, u drugom - sekvencijalnu. Postoji i mješoviti dizajn uzbude, kada se koriste dvije vrste veze namota odjednom.
Sinkroni stroj
Princip rada sinkronog motora je stvaranje rotirajućeg magnetskog polja. Zatim u ovo polje trebate smjestiti vodiče koji su usmjereni stalnom strujom u smjeru. Princip rada sinkronog motora, koji je postao vrlo raširen u industriji, temelji se na navedenom primjeru s petljom sa strujom. Rotacijsko polje koje stvara magnet formira se pomoću sustava namota koji su spojeni 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 značajke dizajna. Namoti se postavljaju u utore statora s nekim pomakom po obodu. To je učinjeno kako bi se stvorilo rotirajuće magnetsko polje u formiranom zračnom rasporu.
Sinkronizam
Vrlo važna točka je sinkroni rad elektromotoragornju konstrukciju. Kada magnetsko polje stupi u interakciju sa strujom u namotu rotora, nastaje sam proces rotacije motora, koji će biti sinkroni s obzirom na rotaciju magnetskog polja formiranog na statoru. Sinkronizam će se održavati sve dok se ne postigne maksimalni zakretni moment, koji je uzrokovan otporom. Ako se opterećenje poveća, stroj se može ispasti iz sinkronizacije.
indukcijski motor
Princip rada asinkronog elektromotora je prisutnost rotirajućeg magnetskog polja i zatvorenih okvira (kontura) na rotoru - rotirajućem dijelu. Magnetno polje se formira na isti način kao u sinkronom motoru - uz pomoć namota smještenih u žljebovima statora, koji su spojeni na mrežu izmjeničnog napona. Namoti rotora sastoje se od desetak okvira zatvorene petlje i obično imaju dvije vrste izvedbe: fazni i kratkospojeni. Princip rada AC motora u obje verzije je isti, samo se dizajn mijenja. U slučaju kaveznog rotora (također poznatog kao kavez s vjevericama), namot se ulijeva rastopljenim aluminijem u utore. U proizvodnji faznog namota, krajevi svake faze izvode se pomoću kliznih kontaktnih prstenova, jer će to omogućiti uključivanje dodatnih otpornika u krug koji su potrebni za kontrolu brzine motora.
Vučni stroj
Princip rada vučnog motora sličan je onom kod istosmjernog motora. Iz opskrbne mreže struja se dovodi do pojačanog transformatora. Unaprijedititrofazna izmjenična struja prenosi se na posebne vučne trafostanice. Postoji ispravljač. Pretvara AC u DC. Prema shemi, provodi se s jednim od svojih polariteta na kontaktne žice, drugi - izravno na tračnice. Treba 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 upravljanje ovom karakteristikom.
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 trafostanicu, čime se dovršava električni krug.
