Ma lehetetlen elképzelni az emberi civilizációt és a high-tech társadalmat áram nélkül. Az elektromos készülékek működését biztosító egyik fő eszköz a motor. Ez a gép a legszélesebb körben elterjedt: az ipartól (ventilátorok, törőgépek, kompresszorok) a háztartási használatig (mosógépek, fúrógépek stb.). De mi az elektromos motor működési elve?
Úticél
A villanymotor működési elve és fő céljai a technológiai folyamatok végrehajtásához szükséges mechanikai energia átadása a munkatesteknek. A motor maga állítja elő a hálózatról fogyasztott villamos energia miatt. Lényegében az elektromos motor működési elve az, hogy az elektromos energiát mechanikai energiává alakítja. Az általa egy időegység alatt generált mechanikai energia mennyiségét teljesítménynek nevezzük.
Megtekintésekmotorok
A táphálózat jellemzőitől függően két fő motortípus különböztethető meg: egyenáramú és váltakozó áramú. A legelterjedtebb egyenáramú gépek soros, független és vegyes gerjesztésű motorok. A váltakozó áramú motorok példái a szinkron és aszinkron gépek. A látszólagos sokféleség ellenére az elektromos motor bármilyen célú eszköze és működési elve a vezetőnek az árammal és a mágneses térrel, vagy az állandó mágnesnek (ferromágneses tárgynak) a mágneses térrel való kölcsönhatásán alapul.
Aktuális hurok – a motor prototípusa
A fő szempont egy olyan kérdésben, mint az elektromos motor működési elve, a nyomaték megjelenésének nevezhető. Ezt a jelenséget egy két vezetőből és egy mágnesből álló áramkeret példáján tekinthetjük. Az áramot a forgó keret tengelyére rögzített érintkezőgyűrűkön keresztül juttatják a vezetékekhez. A híres bal kéz szabályának megfelelően a keretre erők hatnak, amelyek nyomatékot hoznak létre a tengely körül. Ennek a teljes erőnek a hatására az óramutató járásával ellentétes irányba fog forogni. Ismeretes, hogy ez a forgási nyomaték egyenesen arányos a mágneses indukcióval (B), az áramerősséggel (I), a keretterülettel (S), és függ az erővonalak és az utóbbi tengelye közötti szögtől. Azonban egy irányváltoztató pillanat hatására a keret oszcillálni fog. Mit lehet tenni az állandó létrehozásáértirányokat? Itt két lehetőség van:
- módosítsa az elektromos áram irányát a keretben és a vezetők helyzetét a mágnes pólusaihoz képest;
- módosítsa magának a mezőnek az irányát, miközben a keret ugyanabba az irányba forog.
Az első opció egyenáramú motorokhoz használatos. A második pedig az AC motor elve.
Az áram irányának megváltoztatása a mágneshez képest
Ahhoz, hogy a töltött részecskék mozgási irányát a keret vezetőjében árammal módosítsuk, olyan eszközre van szükség, amely a vezetők elhelyezkedésétől függően beállítja ezt az irányt. Ezt a kialakítást csúszóérintkezők használatával valósítják meg, amelyek a hurok áramellátását szolgálják. Ha egy gyűrű kettőt cserél, ha a keret fél fordulatot elfordul, az áram iránya megfordul, és a nyomaték megtartja azt. Fontos megjegyezni, hogy egy gyűrű két félből van összeállítva, amelyek egymástól elszigeteltek.
DC gép tervezés
A fenti példa az egyenáramú motor működési elvét mutatja be. Az igazi gép persze bonyolultabb felépítésű, ahol több tucat vázat használnak fel az armatúra tekercselésének kialakítására. Ennek a tekercsnek a vezetői egy hengeres ferromágneses magban lévő speciális hornyokba vannak elhelyezve. A tekercsek végei szigetelt gyűrűkkel vannak összekötve, amelyek kollektort alkotnak. A tekercs, a kommutátor és a mag egy armatúra, amely csapágyakban forog magán a motor testén. A gerjesztő mágneses teret az állandó mágnesek pólusai hozzák létre, amelyek a házban találhatók. A tekercselés a hálózatra van kötve, és az armatúra áramkörtől függetlenül vagy sorba kapcsolható. Az első esetben az elektromos motornak független gerjesztése lesz, a másodikban - szekvenciális. Létezik vegyes gerjesztésű kialakítás is, amikor kétféle tekercskötést használnak egyszerre.
Szinkrongép
A szinkronmotor működési elve a forgó mágneses mező létrehozása. Ezután ebbe a mezőbe kell elhelyezni azokat a vezetőket, amelyek áramvonalasak állandó árammal az irányba. Az iparban igen elterjedt szinkronmotor működési elve a fenti példán alapul áramhurokkal. A mágnes által létrehozott forgó mezőt a hálózatra csatlakoztatott tekercsrendszer segítségével alakítják ki. Általában háromfázisú tekercseket használnak, azonban az egyfázisú váltakozó áramú motor működési elve nem különbözik a háromfázisúétól, kivéve talán magukban a fázisok számában, ami nem jelentős a tervezési jellemzők figyelembevételével. A tekercsek az állórész réseiben helyezkednek el, a kerület mentén némi eltolással. Ez azért történik, hogy a kialakult légrésben forgó mágneses tér jöjjön létre.
Szinkronizmus
Nagyon fontos szempont az elektromos motor szinkron működésea fenti konstrukció. Amikor a mágneses mező kölcsönhatásba lép a forgórész tekercsében lévő árammal, maga a motor forgási folyamata jön létre, amely szinkron lesz az állórészen kialakult mágneses tér forgásával. A szinkron a maximális nyomaték eléréséig megmarad, amit az ellenállás okoz. Ha a terhelés növekszik, a gép kieshet a szinkronból.
Indukciós motor
Az aszinkron villanymotor működési elve a forgó mágneses tér és a zárt keretek (kontúrok) jelenléte a forgórészen - a forgó részen. A mágneses mezőt ugyanúgy alakítják ki, mint egy szinkronmotorban - az állórész hornyaiban elhelyezett tekercsek segítségével, amelyek váltakozó feszültségű hálózathoz vannak csatlakoztatva. A forgórész tekercselése egy tucat zárt hurkú keretből áll, és általában kétféle végrehajtással rendelkeznek: fázisos és rövidre zárt. A váltakozó áramú motor működési elve mindkét változatban ugyanaz, csak a kialakítás változik. Mókusketreces forgórész (más néven mókusketrec) esetében a tekercset olvadt alumíniummal öntik a résekbe. A fázistekercs gyártása során az egyes fázisok végeit csúszó érintkezőgyűrűk segítségével hozzák ki, mivel ez lehetővé teszi további ellenállások beépítését az áramkörbe, amelyek a motor fordulatszámának szabályozásához szükségesek.
Vonógép
A vontatómotor működési elve hasonló az egyenáramú motorokéhoz. A táphálózatból az áramot egy emelő transzformátor táplálja. Továbbiháromfázisú váltakozó áramot továbbítanak speciális vontatási alállomásokra. Van egy egyenirányító. AC DC-vé alakítja. A séma szerint az egyik polaritással az érintkező vezetékekhez, a második pedig közvetlenül a sínekhez történik. Emlékeztetni kell arra, hogy sok vontatási mechanizmus a bevett ipari (50 Hz) frekvenciától eltérő frekvencián működik. Ezért egy villanymotorhoz frekvenciaváltót használnak, amelynek működési elve a frekvenciák átalakítása és ennek a jellemzőnek a szabályozása.
A felemelt áramszedőnél feszültséget kapnak azok a kamrák, ahol az indító reosztátok és a kontaktorok találhatók. Szabályozók segítségével a reosztátokat vontatómotorokhoz kötik, amelyek a forgóvázak tengelyein helyezkednek el. Tőlük az áram a gumiabroncsokon keresztül a sínekre folyik, majd visszatér a vontatási alállomásra, így teljessé válik az elektromos áramkör.
