Načelo rada elektromotora. Načelo rada elektromotora izmjenične struje. Fizika, razred 9

Danas je nemoguće zamisliti ljudsku civilizaciju i društvo visoke tehnologije bez struje. Jedan od glavnih uređaja koji osigurava rad električnih aparata je motor. Ovaj stroj je pronašao najširu distribuciju: od industrije (obožavatelji, drobilice, kompresori) do kućanskih aparata (perilice, bušilice, itd.). Ali ono što je princip električnog motora?

imenovanje

Princip električnog motora i njegovi glavni ciljevi su prenijeti na radna tijela mehanička energija potrebna za ispunjavanje tehnoloških procesa. Sam motor ga generira na račun električne energije potrošene iz rešetke. U osnovi, načelo električnog motora je pretvoriti električnu energiju u mehaničku energiju. Količina mehaničke energije koju proizvodi za jednu jedinicu vremena zove se moć.

Vrste motora

Ovisno o karakteristikama opskrbne mreže, postoje dvije glavne vrste motora: na DC i AC. Najčešći strojevi istosmjerne struje su motori s uzastopnim, neovisnim i miješanim uzbudom. Primjeri motora na izmjeničnu struju Sinkroni i asinkroni strojevi mogu obavljati. Unatoč prividnoj varijanti, uređaj i načelo rada električnog motora bilo koje oznake temelje se na interakciji vodiča s strujom i magnetskim poljem ili trajnim magnetom (feromagnetski objekt) s magnetskim poljem.

Okvir s strujom - prototip motora

Glavna točka u takvom pitanju, kao princip električnog motora, može se nazvati izgledom okretnog momenta. Razmotrimo da ovaj fenomen može biti primjer okvira s strujom, koji se sastoji od dva vodiča i jednog magneta. Kod vodiča struja se dovodi kroz kontaktne prstenove, koji su pričvršćeni na os rotacijskog okvira. U skladu s poznatim pravilom lijeve ruke, sile će djelovati na okviru, što će stvoriti okretni moment oko osi. Pod djelovanjem ove ukupne sile će se okretati u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Poznato je da je taj zakretni moment izravno proporcionalan magnetskoj indukciji (B), trenutnu snagu (I), područje okvira (S) i ovisi o kutu između linija polja i osi potonje. Međutim, pod djelovanjem trenutka koji mijenja smjer, okvir će izvršiti oscilirajuće kretnje. Što učiniti da biste stvorili stalni smjer? Postoje dvije mogućnosti:

• Promijenite smjer električne struje u okviru i položaj vodiča u odnosu na polove magneta;
• Promijenite smjer samog polja, dok se okvir okreće u istom smjeru.

Prva opcija se koristi za DC motore. Drugi je princip rada električnog motora izmjenične struje.

Promjena trenutnog smjera u odnosu na magnet

Kako bi se promijenio smjer gibanja napunjenih čestica u vodiču okvira s strujom, potreban je uređaj koji određuje taj smjer ovisno o rasporedu vodiča. Ovaj dizajn je realiziran zbog korištenja kliznih kontakata, koji služe za pristup trenutnom okviru. Prilikom zamjene jednog prstena s dva, kad okvir rotira pola skretanja, smjer struje je obrnuto, a okretni moment ga zadržava. Važno je uzeti u obzir da se jedan prsten sastavlja iz dvije polovice, koje su međusobno izolirane.

Dizajn DC stroja

Gornji primjer je princip rada DC motora. Stvarni stroj, naravno, ima složeniju konstrukciju, gdje se koriste desetke okvira koji oblikuju armaturni namot. Vodiči ovog navoja nalaze se u posebnim utorima u cilindričnoj feromagnetskoj jezgri. Krajevi namota povezani su s izoliranim prstenima koji tvore kolektor. Vijak, kolektor i jezgra su sidro koje se zakreće u ležajevima na tijelu samog motora. Polje magnetskog uzbudnog stanja stvaraju polovi trajnih magneta koji se nalaze u tijelu. Vijak je spojen na mrežu i može se uključiti neovisno o armaturnom krugu ili u nizu. U prvom slučaju, motor će imati neovisnu pobudu, u drugom - sekvencijalnom. Postoji i mješoviti uzbudni dizajn kada se koriste dvije vrste vijčanih spojeva odjednom.

Sinkroni stroj

Princip sinkronog motora je potreba za stvaranjem rotirajućeg magnetskog polja. Tada ćete morati staviti ovo polje strujano nepromijenjeno u smjeru struje vodiča. Princip rada sinkronog električnog motora, koji je postao vrlo rasprostranjen u industriji, temelji se na gore navedenom primjeru s trenutnim okvirom. Rotacijsko polje koje stvara magnet oblikuje sustav namotavanja koji je spojen s mrežom. Obično se koriste trofazni namoti, međutim, načelo rada jednofazni elektromotor AC se neće razlikovati od tri faze, osim što je broj samih faza, što je nevažno pri razmatranju značajki dizajna. Ventili se postavljaju u utore statora s određenim pomakom duž opsega. To je učinjeno kako bi se stvorilo rotirajuće magnetsko polje u formiranom zračnom rasporu.

sinkronizam

Vrlo važna točka je sinkroni rad elektromotora gornje konstrukcije. Kada se magnetsko polje interakcije s strujom u namatanju rotora stvara proces rotacije motora, koji će biti sinkron u odnosu na rotaciju magnetskog polja formiranog na statoru. Usklađivanje će se održavati do postizanja maksimalnog trenutka, što je uzrokovano otporom. Ako se opterećenje povećava, uređaj može izaći iz sinkronizacije.

Asinkroni motor

Načelo rada električni motor asinkrono sastoji se od prisustva rotirajućeg magnetskog polja i zatvorenih okvira (kontura) na rotoru - rotirajući dio. Magnetsko polje je oblikovano na isti način kao kod sinkronog motora - uz pomoć zavojnica smještenih u utorima statora, koji su spojeni na AC mrežu. Ventili rotor sastoje se od desetak zatvorenih okvira i obično imaju dvije vrste izvedbe: fazu i kratki spoj. Načelo rada AC motora u obje verzije je isti, samo je dizajn promijenjen. U slučaju kavezni rotor (također poznat kao „kaveza”) namota rastaljenog aluminija izlije u utore. U fazi proizvodnje navijanje kraja svake faze bitove prema van preko kliznih kontaktnih prstenova, jer to će omogućiti dodatne otpornike u krug koji su potrebni za kontrolu brzine motora.

Stroj za vuču

Princip motora vuče je sličan DC motoru. Od napajanja struje se napaja step - up transformator. Zatim se trofazna izmjenična struja prenosi na posebne trafostanice. Postoji ispravljač. Pretvara pretvornu struju u konstantan. Prema shemi, ona nosi polaritet na kontaktne žice, drugi - izravno na tračnice. Treba imati na umu da mnogi mehanizmi vuče rade na frekvenciji različitoj od stabilnog stanja (50 Hz). stoga koristite chastotnik za električni motor, čiji je princip to pretvoriti frekvencije i kontrolirati ovu karakteristiku.

Prema podignutom pantografu, napon se dovodi u komore, gdje se nalaze početni reostati i kontaktori. Pomoću regulatora reostati su povezani s motorima za vuču, koji se nalaze na osovinama kolica. Iz njih, struja teče kroz autobuse na tračnice, a zatim se vraća u traktorsku tračnicu i tako zatvara električni krug.