Prinsipper for elektrisk motor for dummies

Grunnlaget for den elektriske motoren, både likestrøm og vekselstrøm, er basert på Ampere-kraft. Hvis du ikke kveler hvordan det viser seg, vil ingenting noensinne være uforståelig.

Fig. 1

PS Det er faktisk et vektorprodukt og differensialer, men dette er detaljer, og vi har en forenklet, spesiell sak.

Retningen til amperekraften bestemmes av regelen om venstre hånd.

Fig.2

Sett venstre håndflate mentalt på den øvre figuren og få retning Ampere-krefter. Hun skriver strekker rammen med strømmen i den posisjonen som vist på fig. 1. Og ingenting vil snu her, rammen er i balanse, stabil.

Og hvis rammen med strømmen roteres annerledes, er det dette som vil skje:

Figur 3

Det er ingen likevekt her allerede, Ampere-kraften bretter ut de motsatte veggene slik at rammen begynner å rotere. Mekanisk rotasjon vises. Dette er grunnlaget for den elektriske motoren, selve essensen, og da bare detaljene.

Neste.

Hva vil nå rammen med strømmen i fig. 3 gjøre? Hvis systemet er perfekt uten friksjon, vil det åpenbart være svingninger. Hvis friksjon er til stede, blir svingningene gradvis fuktige, rammen med strømmen stabiliserer seg og blir som i fig. 1.

Men vi trenger konstant rotasjon, og det kan oppnås på to grunnleggende forskjellige måter, og her oppstår forskjellen mellom likestrøm og elektriske motorer.

Metode 1. Endre retningen på strømmen i rammen.

Denne metoden brukes i likestrømsmotorer og dens etterkommere.

Vi ser på bildene. La motoren være strømløs og rammen med strømmen orienteres på en eller annen måte tilfeldig, slik som for eksempel:

Fig. 4.1 Ramme som er tilfeldig plassert

Ampere kraft virker på en tilfeldig plassert ramme og den begynner å rotere.

Figur 4.2

Under bevegelse når rammen en vinkel på 90 °. Øyeblikket (øyeblikket til et par krefter eller rotasjonsmoment) er maksimalt.

Figur 4.3

Og nå når rammen en posisjon når det ikke er noe rotasjonsmoment. Og hvis du ikke slår av strømmen nå, vil Ampere-kraften allerede senke rammen, og på slutten av halvsvingen vil rammen stoppe og begynne å rotere i motsatt retning. Men vi trenger ikke det.

Derfor gjør vi et vanskelig trekk i fig. 3 - vi endrer retningen på strømmen i rammen.

Fig.4.4

Og etter å ha krysset denne stillingen bremses rammen med den endrede strømretningen ikke lenger, men akselererer igjen.

Fig.4.5

Og når rammen nærmer seg neste likevektsposisjon, endrer vi strømmen igjen.

Fig.4.6

Og rammen fortsetter å akselerere der vi trenger.

Og slik viser det seg en konstant rotasjon. Er det vakkert? Vakkert. Det er bare nødvendig å endre retningen på dagens to ganger per revolusjon og hele virksomheten.

Og han gjør det, d.v.s. gir en endring av gjeldende spesialenhet - børsteoppsamlerenhet. I prinsippet er det organisert som følger:

Figur 5

Figuren er tydelig og uten forklaring. Rammen gnir på en kontakt, deretter på en annen, og så endres strømmen.

Et veldig viktig trekk ved børste-samlerenheten er dens lille ressurs. På grunn av friksjon. Her er for eksempel DPR-52-N1-motoren - minimum driftstid på 1000 timer. Samtidig er levetiden til moderne børsteløse motorer mer enn 10.000 timer, og AC-motorer (det er heller ingen SHKU der) mer enn 40.000 timer.

Innlegg manus I tillegg til standard DC-motor (standard, dette betyr med en børste-samlerenhet), er det også dens utvikling: en børsteløs DC-motor (BDT) og en ventilmotor.

BDTT skiller seg ut ved at strømmen der endres elektronisk (transistorer lukker og åpner), og ventilen er enda brattere, den endrer også strømmen, og styrer øyeblikket. Generelt er en BDTT med en ventil i kompleksitet sammenlignbar med en elektrisk drivenhet, fordi den har alle slags rotorposisjonssensorer (for eksempel Hall-sensorer) og en kompleks elektronisk regulator.

Forskjellen mellom BDTT og ventilmotoren i form av mot-EMF I BDT er det en trapezoid (en grov endring), og i en ventilmotor - en sinus, en glattere middel.

På engelsk er BDT BLDC, og ventilmotoren er PMSM.

Metode 2. Magnetfluxen roteres, dvs. magnetfelt.

Et roterende magnetfelt oppnås ved bruk av en vekslende trefasestrøm. Det er en stator.

Figur 6

Og det er tre faser av vekselstrøm.

Fig. 7

Mellom dem, tilsynelatende 120 grader, elektriske grader.

Disse tre fasene plasseres i statoren på en spesiell måte, slik at de geometrisk dreies 120 ° til hverandre.

Fig. 8

Og så, når trefasekraft påføres, oppnås et roterende magnetfelt ved å brette magnetfluksene fra de tre viklingene.

Fig. 9

Deretter "presser" et roterende magnetfelt Ampere-kraften på rammen vår, og den roterer.

Men det er også forskjeller, to forskjellige måter.

Metode 2a. Rammen er drevet (synkronmotor).

Vi gir midler til rammespenningen (konstant), rammen er utsatt for magnetfeltet. Husker du figur 1 fra begynnelsen? Slik blir rammen.

Fig. 10 (fig. 1)

Men magnetfeltet her snurrer, og henger ikke bare. Hva vil rammen gjøre? Den vil også rotere, etter magnetfeltet.

De (rammen og feltet) roterer med samme frekvens, eller synkront, så disse motorene kalles synkronmotorer.

Metode 2b. Rammen er ikke drevet (asynkron motor).

Trikset er at rammen ikke mater, ikke mates i det hele tatt. Bare en tråd så lukket.

Når vi begynner å rotere magnetfeltet, i henhold til lovene om elektromagnetisme, induseres en strøm i rammen. Amperekraft oppnås fra dette strøm- og magnetfeltet. Men Amperes styrke vil oppstå bare hvis rammen beveger seg i forhold til magnetfeltet (en kjent historie med Ampere sine eksperimenter og hans turer til neste rom).

Så rammen vil alltid henge etter magnetfeltet. Og hvis hun av en eller annen grunn plutselig fanger opp ham, så vil spissen fra feltet forsvinne, strømmen forsvinne, Ampere-styrken forsvinne og alt forsvinner helt. Det vil si at i en induksjonsmotor henger alltid rammen bak feltet og frekvensen deres betyr forskjellig, det vil si at de roterer asynkront, derfor kalles motoren asynkron.

Se også om dette emnet: Hvordan er enfase asynkronmotorer anordnet og fungerer, Typer av elektriske generatorer, enheter og deres drift