A váltakozó áramú villanymotor készüléke és működési elve

Előző

Tartalom:

  • Mik azok az elektromos motorok?
  • Gyűjtőmotorok
  • Aszinkron motorok
  • Szinkron motorok
  • Az elektromos motorok működése és eszközeik
  • Aszinkron motorok
  • Szinkron motorok működése

Az elektromos motorok szinkronok, aszinkronok és kollektorok, és mindegyiknek megvannak a saját működési jellemzői. Hátránya, hogy az internet nagyon kevés betekintést enged a munka és a cselekvési elvek közötti különbségekbe. Hosszú ideig olvashatunk véleményeket a szinkron villanymotorokról, és nem értjük a legfontosabb dolgot: az árnyalatokat! Miért használnak ilyen generátorokat a vízerőművekben, de valami nem látszik a motorok mindennapi életében? A váltakozó áramú villanymotor készüléke és működési elve erre és sok más kérdésre is választ ad. Kezdjük.

Mik azok az elektromos motorok?

Rögtön elmondjuk, hogy nem azt a célt tűztük ki magunk elé, hogy az olvasók figyelmébe ajánljuk a megadott témával kapcsolatos minden információt. Ehelyett a szakirodalomból valahogy kimaradt eseteket veszik figyelembe. Azaz információ van, de valahogy elég nehéz rendszerezni. És annál is inkább, hogy megértsük bizonyos típusú villanymotorok működését. Kezdjük egy egyszerű felsorolással.

Kollektor típusú motor

Gyűjtőmotorok

Gyakran összekeverik a szinkronnal. Valószínűleg azért, mert ott is, ott is gyakran találnak szénből készült ecsetet. De itt véget is ér a hasonlóság, a kollektormotorok forgási frekvenciája nagyon változó, amit mindenki láthat a mosógépe példáján. A fordulatszám szabályozása általában a tekercsek átkapcsolásával, vagy az üzemi feszültség értékének beállításával történik (az ipari frekvencia feszültségének levágási szöge változik). (Lásd még: Egyenáramú villanymotor készüléke és működési elve)

A főa különbség ezen eszközök között a kollektor jelenléte. Ez egyfajta szekcionált szerkezet, amely egy tengelyre van felszerelve. Sok tekercsből áll, amelyek egyenletesen körben haladnak. A kollektor a szekvenciális kommutációjukhoz szükséges, hogy a mező fokozatosan mozogjon a tengely körül. Ennek eredményeként a forgórész az állórészhez tapadva megkezdi a mozgását.

A kollektoros motorok hátrányai közé tartozik a törékenységük, de ez csak az iparra vonatkozik: a mindennapi életben ez a fajta készülék a domináns. A sebesség beállítása azonban nagyon egyszerű (a szinusz periódusának egy részének levágásával). A kollektormotoroknak más előnyei és hátrányai is vannak, de ezekről már korábban is szó esett, most pedig a funkciókra térünk ki. Esetünkben ez ugyanaz a szekcionált dob ​​jelenléte a tengelyen.

Lehet-e helyette mágnest tenni és az állórész mezőjét elforgatni? Igen ám, de ez már szinkronmotor lesz. Lehetséges egyenárammal táplálni a tekercset és forgatni az állórész mezőt? Igen, és ismét szinkronmotor lesz. Láthatja, ki a gyűjtő, világosan tudatja velünk, hogy milyen típusú készülékek állnak előttünk.

Aszinkron motorok

Gyakran használják az iparban. Ebben az esetben egy egyszerű kialakítást és egy csomó különféle zsemlét kapunk. Különösen az ütésállóság és a rezgésállóság: nincsenek szénkefék - nincs probléma. Ehelyett egy csomó szerkezet kiderül. Ebből a szempontból ez a család a legnépesebb.

készüléke

Aszinkron motor

Először is a rotor. Lehet rövidre zárt vagy fázisos. Az első azt jelenti, hogy van egy szerkezetünk a tengelyre (a súly csökkentése érdekében sziluminból van), ahová réz ereket helyeznek be. És mindezt a kerület mentén két gyűrűvel lerövidítik. Kiderült, hogy egy ilyen dob, amelyet néha fehér ketrecnek neveznek.

Ebben a generált mező az állórész EMF hatására forog, ezért ezzel ellentétbenAz egyenáramú aszinkron motorokat nem gyűjtőkről indítják. De ez másodlagos különbség. És hívtuk az elsődlegest: ha valamelyik érintkező nem illeszkedik a rotorhoz, és fehér ketrec van a tengelyen, akkor az összetartozásra vonatkozó következtetés egyértelmű. Ami a fázisaszinkron gépeket illeti, ebben az esetben a forgórész tekercseit csúszógyűrűk táplálják. Ennek köszönhetően a tengely felveszi és fokozatosan lendületet vesz. (Lásd még: Váltakozó áramú generátor készüléke és működési elve)

Szinkron motorok

Ugyanolyan típusú készülékek, amelyekről egyszerűen lehetetlen koncepciót alkotni a hálózatról származó jegyzetek alapján. A különbség az, hogy itt olyan erős a mező, hogy problémamentesen rögzítik és nem csúszik, mint az aszinkron vagy kollektoros motorok esetében. Ezt állandó mező biztosítja. Általában a gerjesztő tekercs a forgórészen található. És az állórészre a kívánt frekvenciájú váltakozó feszültség kerül.

A forgási sebesség a tápfeszültség frekvenciájától függ. Általában csak két pólus van, tehát 25 Hz (1500 ford./perc). Ez az egyik jellemző, amely alapján feltételezhetjük, hogy a szinkronmotorok egy egész szám többszörösei. A kulcs azonban éppen a tengely forgási sebességének és a tápfeszültség frekvenciájának egybeesése. Szigorúan véve még mindig sok múlik a pólusok számán. Például egy vízerőműben a generátorok 1-2 Hz-es nagyságrendű tengelyfrekvencián működnek, és az ipari 50 Hz-et a számos párhuzamosan kapcsolt állórész-tekercsnek köszönhetően érik el.

Az elektromos motorok működése és eszközeik

Aszinkron motorok

Röviden ismertettük az elektromos motorok külső különbségeit, most pedig néhány szót elrendezésükről és működésükről. Az aszinkron motorok egy állórész segítségével forgó mágneses teret hoznak létre a tengely mentén. Ebben a tekintetben a fehér ketrec dobja nagyon ritkaferromágneses anyagokból készül (ha van egyáltalán ilyen hely). Ellenkező esetben a fűtés nagyon jelentős lenne. Valójában van egy indukciós kemencénk.

Ehelyett a szilumin dob rézvezetőket tartalmaz a mágneses erővonalak mentén. A vezetőképességben annyi a különbség, hogy még szigetelés sem készül: az összes áram a vörös-barna ereken keresztül folyik. Az árnyalat az, hogy az állórészen indukált EMF mező nagyon gyenge. Ezért speciális intézkedéseket alkalmaznak a tengely felgyorsítására. Ellenkező esetben a forgórész mágneses tere nem tapad meg, és az indukciós motor leáll. Az ilyen probléma ellensúlyozására szolgáló egyik intézkedés az, hogy a fehér ketrec kettős kialakítása: a dob mélyén egy másik sor rézhuzal halad a tengely mentén bizonyos mélységben. A végeiken is egyetlen hálózatba kapcsolódnak.

Ennek eredményeként az indításkor, amikor az áram nagy frekvenciájú, a tér behatolási mélysége is. Ennek eredményeként a fehér cella mindkét rétege bekerült a munkába. A gyorsulás előrehaladtával a különbség kiegyenlítődik, szinte nullára csökken. A mező amplitúdója csökken, a fehérvértestnek csak a külső rétege marad meg munkásként. Felhívjuk figyelmét, hogy a rotor elvileg nem tud utolérni a mezőt, csúszik és késik. Ezért nevezték a motorokat aszinkronnak.

Ha a mező ugyanolyan sebességgel forog, mint a rotor, akkor az emf indukálása megszűnne. Ezt lassulás követné, és minden visszaállna a régi kerékvágásba. A rotor pedig korábban lemarad a mezőny mögött. Így működik egy rövidzár típusú eszköz. A fázisrotort áramkollektorok gyűrűjén keresztül látják el árammal. Ebben az esetben a tekercsek értéke megváltozik. Most a forgórész kap egy fázist, és emf-et indukál az állórészen. Fokozatosan felveszi a tengelyt a mező, és az egész további folyamatot fentebb leírtuk.

Ez az aszinkron motorok működési elve. A lényeg azhogy általában csak indukált emf-et használnak, ami miatt a forgási sebesség elvileg nem tudja utolérni a mezőt. Mint már említettük, ebben az esetben az áramlatok eltűnnek. A feszültség amplitúdóját általában a sebesség szabályozására használják. Ez a módszer rövidre zárt és fázisrotorral rendelkező aszinkron motorokhoz egyaránt alkalmas. Vannak más módszerek is:

AC motor működése

  • Rövidre zárt rotorral rendelkező gépekhez a következők alkalmasak:
  • A tápfeszültség frekvenciájának szabályozása.
  • Az állórész póluspárok számának megváltoztatása. Ennek hatására megváltozik a mező forgási sebessége, ami a kívánt hatást adja.
  • A fázisrotorral rendelkező gépeknél a következők megengedettek:
  • Helyezze be a reosztátot a tápfeszültség áramkörbe. Emiatt nőnek a csúszási veszteségek, ami természetesen megváltoztatja a sebességet.
  • Használjon speciális szelepeket. A lényeg itt az, hogy a csúszási energiát a Larionov-séma szerint egyenirányítják, majd állandó feszültségként táplálják a segédmotorra, vagy arra szolgál, hogy impulzusokat vágjon le külső vezérlésű tirisztoron keresztül. Mindkét esetben visszakapják azt a teljesítményt, amely normál esetben elveszne. Segédmotor vagy transzformátor tengelyén keresztül, amelynek tekercselése részben csatlakozik az áramellátó hálózathoz. A sebességszabályozás egy további EMF bevezetésével történik ebbe a láncba. Ez vagy közvetlenül (az áramforráson keresztül), vagy a tirisztorok kapcsolási szögének a tápegységhez viszonyított eltolásával történik. Mindkét esetben a frekvencia kissé eltér a névlegestől.
  • A kettős táplálású motor az egyik lehetőség a sebességszabályozás végrehajtására a fázisrotorral rendelkező berendezésekben. Ezt a típust használják leggyakrabban generátorsémák megvalósítására. De a forgórész a forgási frekvencia szerint lebeg - ne felejtsük el, hogy a motor még mindig aszinkron. A lényeg, hogy az állórész illa rotort külön táplálják. Ez lehetővé teszi, hogy minden tekercshez saját frekvenciát állítson be, ami természetesen a szükséges sebességváltozásokhoz vezet.

Nos, és minden aszinkron motor esetén megfelelő a tápegység amplitúdójának megváltoztatása. Azt kell mondani, hogy a szelepkörök a legnagyobb hatásfokkal rendelkeznek, és ezek a legdrágábbak.

Szinkron típusú motor

Szinkron motorok működése

Már nem egyszer átmentünk a gyűjtőmotorokon - még azt is elmondtuk, hogyan kell felépíteni őket -, így ma ezt a családot teljesen kihagyjuk. Különben nem lesz időnk sokkal érdekesebb dolgokról beszélgetni, amiről sok vita folyik a fórumokon. Nem egészen szinkronmotorokat, hanem generátorokat fogunk figyelembe venni. A HPP-nél állók mintája.

Elgondolkozott már azon, hogyan szabályozható a turbina forgási sebessége, amikor vízsugár esik a lapátra? A vezetőszerkezet szárnyai által? Nincs ilyen. A generátort nemcsak egyenárammal, hanem váltakozó árammal is táplálni kell. Az első a forgórészhez, a második az állórészhez kerül. Emiatt az akna ki sem tudott mozdulni a helyéről, de a víz segít rajta. De az áramlási fékezési energia már átalakul a segédtekercsek mellé tekercselt működő állórésztekercsek EMF-jévé.

Tulajdonképpen a váltóáramú villanymotor készüléke van a kezünkben, de csak a tekercselései között van a generátorok nagy része, amelyből az 50 Hz-es frekvencia lekerül. A szinkronizálást tápfeszültségek biztosítják. Ha a víz túl sokat nyom, a gerjesztőáram megnő, és emiatt nem figyelhető meg a forgási hiba. Ehelyett az erőmű kimenő teljesítménye nő. A frekvencia határozza meg a feszültségmentesítés jellemzőit, és ebben a névleges 50 Hz-hez képest az egy százaléknál nagyobb eltérés nem megengedett.

Maga a tengely 1-2 fordulatnyi fordulatszámmal forogegy második És számos párhuzamosan kapcsolt generátortekercsnek köszönhetően kialakul a szinusz szükséges formája. Hangsúlyozzuk, hogy a frekvenciát a gerjesztő feszültség támogatja, ezért éppen vele szemben támasztanak fokozott követelményeket. Ha több energiát kell szereznie az erőműből, akkor egyszerűen kinyitják a vezetőberendezés szelepeit, és a teljes víztömeg elkezd leesni. Ugyanakkor a penge nem mozog gyorsabban, hanem a gerjesztőáram nő, ami természetesen erősebb mezők kialakulásához vezet.

Nos, a váltakozó áramú villanymotor működési elve pontosan ugyanaz, csak nincs generátor tekercs. Ha nagyobb teljesítményre van szüksége, növelje a gerjesztési feszültséget és az ellátási lánc amplitúdóját. Ez növeli a mezők tapadását, ami megakadályozza a csúszást. Nyilvánvaló, hogy a tengely nagy tömege nem mindig képes egy pillanat alatt 50 Hz-et felvenni, de ha a berendezést megfelelően készítik el, akkor a fordulatok rövid időn belül elérik az üzemmódot. A sebesség pedig a pólusok számától függ.

Ma nem volt időnk átgondolni a váltóáramú villanymotorok műszaki jellemzőit, de nem egyszer és nem kétszer megtettük a különböző típusú készülékek kapcsán. Úgy gondoljuk, hogy a jövőben kritikánk egy orrárboccal visszatérhet ehhez a témához.

Következő

Olvassa el továbbá: