Oggi è impossibile immaginare la civiltà umana e la società high-tech senza elettricità. Uno dei principali dispositivi che garantiscono il funzionamento degli apparecchi elettrici è il motore. Questa macchina ha trovato la più ampia distribuzione: dall'industria (ventilatori, frantoi, compressori) all'uso domestico (lavatrici, trapani, ecc.). Ma qual è il principio di funzionamento di un motore elettrico?
Destinazione
Il principio di funzionamento del motore elettrico ed i suoi obiettivi principali sono trasferire agli organi di lavoro l'energia meccanica necessaria per lo svolgimento dei processi tecnologici. Il motore stesso lo genera a causa dell'elettricità consumata dalla rete. In sostanza, il principio di funzionamento di un motore elettrico è convertire l'energia elettrica in energia meccanica. La quantità di energia meccanica da esso generata in un'unità di tempo è chiamata potenza.
Visualizzazionimotori
A seconda delle caratteristiche della rete di alimentazione si possono distinguere due principali tipologie di motore: a corrente continua e a corrente alternata. Le macchine in corrente continua più comuni sono i motori con eccitazione in serie, indipendente e mista. Esempi di motori AC sono macchine sincrone e asincrone. Nonostante l'apparente diversità, il dispositivo e il principio di funzionamento di un motore elettrico per qualsiasi scopo si basano sull'interazione di un conduttore con la corrente e un campo magnetico, o un magnete permanente (oggetto ferromagnetico) con un campo magnetico.
Loop di corrente: un prototipo del motore
Il punto principale in una materia come il principio di funzionamento di un motore elettrico può essere chiamato l'aspetto della coppia. Questo fenomeno può essere considerato usando l'esempio di un telaio con una corrente, che consiste in due conduttori e un magnete. La corrente viene fornita ai conduttori attraverso anelli di contatto, che sono fissati sull'asse del telaio rotante. Secondo la famosa regola della mano sinistra, le forze agiranno sul telaio, creando una coppia attorno all'asse. Ruota in senso antiorario sotto l'azione di questa forza totale. È noto che questo momento di rotazione è direttamente proporzionale all'induzione magnetica (B), all'intensità della corrente (I), all'area del telaio (S) e dipende dall'angolo tra le linee di campo e l'asse di quest'ultimo. Tuttavia, sotto l'azione di un momento che cambia nella sua direzione, il telaio oscillerà. Cosa si può fare per creare una permanenteindicazioni? Ci sono due opzioni qui:
- cambiare la direzione della corrente elettrica nel telaio e la posizione dei conduttori rispetto ai poli del magnete;
- cambia la direzione del campo stesso, mentre la cornice ruota nella stessa direzione.
La prima opzione viene utilizzata per i motori CC. E il secondo è il principio del motore AC.
Cambiare la direzione della corrente rispetto al magnete
Per cambiare la direzione del movimento delle particelle cariche nel conduttore del telaio con la corrente, è necessario un dispositivo che imposti questa direzione a seconda della posizione dei conduttori. Questo design è implementato attraverso l'uso di contatti scorrevoli, che servono a fornire corrente al loop. Quando un anello ne sostituisce due, quando il telaio ruota di mezzo giro, la direzione della corrente viene invertita e la coppia la mantiene. È importante notare che un anello è assemblato da due metà, che sono isolate l'una dall' altra.
Progettazione di macchine DC
L'esempio sopra è il principio di funzionamento di un motore a corrente continua. La macchina reale, ovviamente, ha un design più complesso, in cui vengono utilizzate dozzine di telai per formare l'avvolgimento dell'indotto. I conduttori di questo avvolgimento sono posti in apposite scanalature in un nucleo ferromagnetico cilindrico. Le estremità degli avvolgimenti sono collegate ad anelli isolati che formano un collettore. L'avvolgimento, il collettore e il nucleo sono un'armatura rotante in cuscinetti sul corpo del motore stesso. Il campo magnetico di eccitazione è creato dai poli dei magneti permanenti, che si trovano nell'alloggiamento. L'avvolgimento è collegato alla rete e può essere acceso indipendentemente dal circuito dell'indotto o in serie. Nel primo caso, il motore elettrico avrà un'eccitazione indipendente, nel secondo - sequenziale. Esiste anche un progetto di eccitazione mista, quando vengono utilizzati due tipi di connessione di avvolgimento contemporaneamente.
Macchina sincrona
Il principio di funzionamento di un motore sincrono consiste nel creare un campo magnetico rotante. Quindi è necessario posizionare in questo campo i conduttori che sono snelliti con una corrente costante nella direzione. Il principio di funzionamento di un motore sincrono, che è diventato molto diffuso nell'industria, si basa sull'esempio sopra con un anello di corrente. Il campo rotante creato dal magnete è formato da un sistema di avvolgimenti collegati alla rete. Di solito vengono utilizzati avvolgimenti trifase, tuttavia, il principio di funzionamento di un motore CA monofase non differirà da uno trifase, tranne forse per il numero di fasi stesse, che non è significativo quando si considerano le caratteristiche del progetto. Gli avvolgimenti sono posizionati nelle cave dello statore con qualche spostamento lungo la circonferenza. Questo viene fatto per creare un campo magnetico rotante nel traferro formato.
Sincronismo
Un punto molto importante è il funzionamento sincrono del motore elettricola costruzione di cui sopra. Quando il campo magnetico interagisce con la corrente nell'avvolgimento del rotore, si forma il processo di rotazione del motore stesso, che sarà sincrono rispetto alla rotazione del campo magnetico formato sullo statore. Il sincronismo verrà mantenuto fino al raggiungimento della coppia massima, causata dalla resistenza. Se il carico aumenta, la macchina potrebbe non essere sincronizzata.
Motore a induzione
Il principio di funzionamento di un motore elettrico asincrono è la presenza di un campo magnetico rotante e di telai chiusi (contorni) sul rotore - la parte rotante. Il campo magnetico si forma allo stesso modo di un motore sincrono, con l'aiuto di avvolgimenti situati nelle scanalature dello statore, che sono collegati a una rete di tensione alternata. Gli avvolgimenti del rotore sono costituiti da una dozzina di telai ad anello chiuso e di solito hanno due tipi di esecuzione: di fase e in cortocircuito. Il principio di funzionamento del motore AC in entrambe le versioni è lo stesso, cambia solo il design. Nel caso di un rotore a gabbia di scoiattolo (noto anche come gabbia di scoiattolo), l'avvolgimento viene versato con alluminio fuso nelle fessure. Nella fabbricazione dell'avvolgimento di fase, le estremità di ciascuna fase vengono estratte utilizzando anelli di contatto scorrevoli, in quanto ciò consentirà l'inclusione di resistori aggiuntivi nel circuito, necessari per controllare la velocità del motore.
Macchina di trazione
Il principio di funzionamento del motore di trazione è simile a quello di un motore a corrente continua. Dalla rete di alimentazione, la corrente viene fornita a un trasformatore elevatore. Ulteriorela corrente alternata trifase viene trasmessa a speciali sottostazioni di trazione. C'è un raddrizzatore. Converte AC in DC. Secondo lo schema, viene eseguito con una delle sue polarità sui fili di contatto, la seconda - direttamente sui binari. Va ricordato che molti meccanismi di trazione operano a una frequenza diversa da quella industriale consolidata (50 Hz). Pertanto, per un motore elettrico viene utilizzato un convertitore di frequenza, il cui principio di funzionamento è convertire le frequenze e controllare questa caratteristica.
Al pantografo rialzato, viene fornita tensione alle camere in cui si trovano i reostati di avviamento e i contattori. Con l'aiuto di controller, i reostati sono collegati a motori di trazione, che si trovano sugli assi dei carrelli. Da loro, la corrente scorre attraverso gli pneumatici fino alle rotaie, per poi tornare alla sottostazione di trazione, completando così il circuito elettrico.
