Princip for driften af ​​elmotoren. Princip for drift af en vekselstrøms elmotor. Fysik, klasse 9

Forestil dig i dag en menneskelig civilisationog et højteknologisk samfund uden elektricitet er umuligt. En af de vigtigste enheder, der leverer elektriske apparater, er motoren. Denne maskine har fundet den største distribution: fra industrien (fans, knusere, kompressorer) til husholdningsbrug (vaskemaskiner, øvelser mv.). Men hvad er princippet om elmotoren?

tid

Principen for elmotoren og dens grundlæggendeMålsætningerne er at overføre til arbejdsstyrken den mekaniske energi, der er nødvendig for færdiggørelsen af ​​teknologiske processer. Motoren selv genererer den på bekostning af elektricitet, der forbruges fra nettet. I det væsentlige er princippet om den elektriske motor at omdanne elektrisk energi til mekanisk energi. Mængden af ​​mekanisk energi produceret af ham for en tidsenhed kaldes strøm.

Typer af motorer

Afhængigt af forsyningsnetværkets egenskaberDer er to hovedtyper af motor: DC og AC. De mest almindelige DC-maskiner er motorer med sekventiel, uafhængig og blandet excitation. Eksempler på vekselstrømsmotorer er synkrone og asynkrone maskiner. På trods af den tilsyneladende sort er anordningen og funktionsprincippet for en elektrisk motor af en hvilken som helst betegnelse baseret på interaktionen mellem en leder med en strøm og et magnetfelt eller en permanent magnet (en ferromagnetisk genstand) med et magnetfelt.

En ramme med en strøm - en prototype af motoren

Hovedpunktet i et sådant spørgsmål som princippetEl-motorens arbejde, du kan nævne drejningsmomentets udseende. Overvej dette fænomen kan være et eksempel på en ramme med en strøm, som består af to ledere og en magnet. Til ledere fodres strømmen gennem kontaktringe, som er fastgjort på aksen af ​​den roterende ramme. I overensstemmelse med den berømte regel af venstre hånd vil kræfterne virke på rammen, hvilket vil skabe et drejningsmoment omkring aksen. Den under denne samlede kraft vil rotere mod uret. Det er kendt, at drejningsmomentet er direkte proportional med den magnetiske induktion (B), strømstyrken (I), den firkantede ramme (S) og er afhængig af vinklen mellem feltlinierne og den sidste akse. Under et øjebliks skift i retningen vil rammen imidlertid udføre oscillerende bevægelser. Hvad skal man gøre for at danne en permanent retning? Der er to muligheder:

• Ændre retningen af ​​den elektriske strøm i rammen og ledernes position i forhold til magnetens poler;
• Skift retning af feltet selv, mens rammen roterer i samme retning.

Den første mulighed bruges til DC-motorer. Og den anden er princippet om drift af vekselstrømens elektriske motor.

Ændring af den aktuelle retning i forhold til magneten

For at ændre bevægelsesretningenladede partikler i lederen af ​​en ramme med en strøm, er det nødvendigt at have en indretning, der specificerer denne retning afhængigt af ledernes arrangement. Dette design er realiseret på grund af brugen af ​​glidende kontakter, som tjener til at nærme sig den nuværende ramme. Ved udskiftning af en ring med to, når rammen roterer en halv omgang, drejes strømens retning, og drejningsmomentet holder det. Det er vigtigt at overveje, at en ring er samlet fra to halvdele, som er isoleret fra hinanden.

DC-maskinens design

Ovennævnte eksempel er princippet om arbejdelikestrømsmotor. Den rigtige maskine har naturligvis en mere kompleks konstruktion, hvor der bruges dusinvis af rammer, der danner armaturvikling. Ledningerne af denne vikling er anbragt i specielle riller i en cylindrisk ferromagnetisk kerne. Endene af viklingene er forbundet med de isolerede ringe, der danner kollektoren. Vindingen, samleren og kernen er ankeret roterende i lejerne på selve motorens krop. Det magnetiske excitation felt er skabt af polerne af permanente magneter, som er placeret i kroppen. Vindingen er forbundet til lysnettet, og den kan tændes uafhængigt af armatur kredsløb eller i serie. I det første tilfælde vil motoren have en uafhængig excitation, i den anden - en sekventiel. Der er også et blandet excitation design, når to typer af viklingsforbindelse anvendes på én gang.

Synkron maskine

Princip for synkronmotor drifter behovet for at skabe et roterende magnetfelt. Så skal du sætte i dette felt strømlinet uændret i retning af de nuværende ledere. Funktionsprincippet for den synkrone elmotor, der er blevet meget udbredt i industrien, er baseret på ovenstående eksempel med en nuværende ramme. Det roterende felt skabt af magneten er dannet af et viklingssystem, der er forbundet til lysnettet. Normalt anvendes trefasede viklinger, men princippet om drift af en enkeltfaset vekselstrømsmotor vil ikke afvige fra trefaset, bortset fra at antallet af faser selv, hvilket er ubetydeligt, når man overvejer designfunktioner. Vindningerne placeres i statorens riller med et vist skifte langs omkredsen. Dette er gjort for at skabe et roterende magnetfelt i det dannede luftgab.

synkronisering

Et meget vigtigt punkt er synkront arbejdemotor af ovennævnte konstruktion. Når magnetfeltet interagerer med strømmen i rotorens vikling, dannes motorens rotationsproces, som vil være synkron med hensyn til rotation af magnetfeltet dannet på statoren. Synkronisme vil blive opretholdt indtil det maksimale øjeblik er nået, hvilket skyldes modstanden. Hvis belastningen stiger, kan maskinen afslutte synkronisering.

Asynkronmotor

Principen for den elektriske motor asynkronbestår i tilstedeværelsen af ​​et roterende magnetfelt og lukkede rammer (konturer) på rotoren - en roterende del. Magnetfeltet er dannet på samme måde som i en synkronmotor - ved hjælp af spoler i statorrillerne, der er forbundet til vekselstrømsspændingsnetværket. Rotorviklingerne består af et dusin lukkede sløjferammer og har normalt to typer af udførelse: fase og kortslutning. AC-motorens betjeningsprincip i begge versioner er det samme, kun designet ændres. I tilfælde af en kortslutningsmotor rotor (også kendt som "squirrel cage") vikling smeltet aluminium hældes i rillerne. I produktionsfasen snoede ender af hver fase udlæses til ydersiden via glidende-kontaktringe, da dette vil gøre det muligt yderligere modstande i kredsløbet, som er nødvendige til styring af motorens hastighed.

Traction machine

Princip for driften af ​​trækkraftenligner en DC motor. Fra strømforsyningsstrømmen tilføres til trin-up transformeren. Derefter overføres trefaset vekselstrøm til særlige trækkraftstationer. Der er en ensretter. Det konverterer vekselstrømmen til en konstant. Ifølge ordningen bæres den af ​​en af ​​dens polaritet til kontaktledningerne, den anden - direkte til skinnerne. Det skal huskes, at mange trækkraftmekanismer arbejder med en frekvens, der er forskellig fra stabil tilstand (50 Hz). Brug derfor en chastotnik til en elektrisk motor, hvis princip er at konvertere frekvenserne og styre denne egenskab.

Ved at løfte strømaftageren tilføres spændingen tilkamera, hvor der starter rheostater og kontaktorer. Ved hjælp af controllere er reostater forbundet med trækkraftmotorer, som er placeret på vognernes aksler. Fra dem strømmer strømmen gennem busserne på skinnerne, og vender derefter tilbage til traktionsstationen og dermed lukker det elektriske kredsløb.