Energian muuntamisen periaate sähkömoottoreissa

Sähkömoottorin energian muunnosperiaate viittaa sen ydinmekanismiin sähköenergian muuttamiseksi mekaaniseksi energiaksi, joka perustuu sähkömagneettisen induktion ja sähkömagneettisen voiman lakeihin (Amperen laki).

Tarkemmin sanottuna moottori saa aikaan energian muuntamisen staattorin ja roottorin välisen sähkömagneettisen vuorovaikutuksen kautta: staattorin käämitys muodostaa magneettikentän jännitteen saamisen jälkeen, joka on vuorovaikutuksessa roottorin johtimessa olevan virran kanssa ja tuottaa sähkömagneettista voimaa (Lorentz-voimaa) muodostaen siten vääntömomentin, joka saa roottorin pyörimään, ja lopulta muuntaa syötetyn sähköenergian mekaaniseksi liikeenergiaksi.

 

Energian muuntamisen perusperiaate sähkömoottoreissa

Sähkömagneettinen induktio ja sähkömagneettinen voima: Kun virta kulkee moottorin johtimen (kuten staattorikäämin) läpi, sen ympärille syntyy magneettikenttä; Magneettikenttä on vuorovaikutuksessa roottorin virran kanssa, ja Amperen voimalain mukaan johtimeen kohdistuu voima, joka saa roottorin pyörimään

Energian muunnospolku: Kun sähköenergia on syötetty moottoriin, se muunnetaan roottorin pyöriväksi liikkeeksi (mekaaninen energia) sähkömagneettisen induktion ja sähkömagneettisen voiman avulla, mikä saa ulkoisen kuorman toimimaan.

Avainrakenne: Moottori koostuu pääasiassa staattorista (kiinteä osa, joka tuottaa magneettikenttää) ja roottorista (pyörivä osa, kantava virta). Joissakin moottoreissa on myös kommutaattori (DC-moottori) tai taajuusmuuttaja (AC-moottori) yksisuuntaisen vääntömomentin ylläpitämiseksi.

 

Moottoreiden luokitus ja toimintaominaisuudet

Sähkömoottorit voidaan jakaa DC- ja AC-moottoreihin teholähteensä mukaan. Niistä AC-moottoreita käytetään laajemmin voimajärjestelmissä, mukaan lukien synkroniset moottorit ja asynkroniset moottorit (asynkronisissa moottoreissa on roottorin nopeudet, joita ei synkronoida staattorin magneettikentän nopeuksien kanssa)

6. Vaihtovirtamoottorin pyörivä magneettikenttä syntyy kolmesta -vaiheisesta tasapainotetusta virrasta, jotka kulkevat staattorin käämien läpi tilaerolla 120 astetta,

Niistä (omega=2 \\ pi f) on kulmataajuus, (f) on tehotaajuus, (p) on napojen logaritmi ja synkroninen nopeus (n0=60f/p)

7.Asynkronisen moottorin roottorin nopeus (n=(1-s) n0) on aina jäljessä synkronisesta nopeudesta, mikä antaa sille luonnollisen pehmeän käynnistyskyvyn sen "asynkronisen" ominaisuuden ansiosta

 

Historiallinen tausta ja sovellus

Sähkömoottorien toimintaperiaate sai alkunsa Austerin vuonna 1820 löytämästä virtamagneettisesta vaikutuksesta, jonka jälkeen Faraday keksi ensimmäisen sähkömoottorilaitteen vuonna 1821.

6. Nykyaikaisia ​​moottoreita on käytetty laajalti teollisuudessa, liikenteessä ja kodinkoneissa, ja niiden energian muuntotehokkuus riippuu tyypistä, suunnittelusta ja käyttöolosuhteista. Esimerkiksi AC-moottorit ovat yleensä tehokkaampia kuin tasavirtamoottorit

1. Materiaalitieteen ja ohjaustekniikan kehittyessä moottorit kehittyvät kohti suurempaa tehotiheyttä ja älykkyyttä

Sähkömoottorissa käytetään sähköistettyyn johtimeen vaikuttavan voiman periaatetta magneettikentässä (joka eroaa sähkövirran magneettisesta vaikutuksesta, ja nykyinen People's Education Pressin yhdeksännen luokan fysiikka erottaa nämä kaksi selvästi toisistaan). Tämän periaatteen löysi tanskalainen fyysikko Oster, joka syntyi 14. elokuuta 1777 farmaseuttiperheessä Rudjobinissa Langlong Islandilla. Vuonna 1794 hänet hyväksyttiin Kööpenhaminan yliopistoon ja hän suoritti tohtorin tutkinnon vuonna 1799. Vuosina 1801–1803 hän vieraili muun muassa Saksassa ja Ranskassa ja tapasi monia fyysikoita ja kemistejä. Vuodesta 1806 hän toimi fysiikan professorina Kööpenhaminan yliopistossa, ja vuodesta 1815 lähtien hänestä tuli Tanskan kuninkaallisen seuran pääsihteeri. Vuonna 1820 hänelle myönnettiin Englannin kuninkaallisen seuran Copley-mitali hänen erinomaisesta löydöstään sähkövirran magneettisesta vaikutuksesta.

Vuodesta 1829 hän on toiminut Kööpenhaminan teknillisen korkeakoulun dekaanina. Hän kuoli 9. maaliskuuta 1851 Kööpenhaminassa. Hän on tehnyt laajaa tutkimusta fysiikasta, kemiasta ja filosofiasta. Kantin filosofian ja Schellingin luonnonfilosofian vaikutuksesta uskon vakaasti, että luonnonvoimat voivat muuntua toisikseen, ja olen pitkään tutkinut sähkön ja magnetismin yhteyttä. Huhtikuussa 1820 lopulta löydettiin sähkövirran vaikutus magneettisiin neuloihin, nimittäin sähkövirran magneettinen vaikutus. Saman vuoden heinäkuun 21. päivänä hän julkaisi havaintonsa otsikolla "Experiment on the Electrical Conflict Effect on Magnetic Needles". Tämä lyhyt artikkeli aiheutti suuren shokin eurooppalaisessa fysiikan yhteisössä, mikä johti lukuisiin kokeellisiin tuloksiin ja avasi siten uuden kentän fysiikan - sähkömagnetismiin.

Rakenneluokitus

1, Kolmivaiheisen-asynkronisen moottorin rakenne koostuu staattorista, roottorista ja muista lisävarusteista.

(1) Staattori (kiinteä osa)

1. Staattorin rautasydän

Toiminto: Osana moottorin magneettipiiriä ja johon staattorin käämitys on sijoitettu.

Rakenne: Staattorisydän valmistetaan yleensä lävistämällä ja laminoimalla piiteräslevyjä, joiden pinnalla on 0,35–0,5 millimetrin paksuisia eristekerroksia. Ytimen sisäympyrään on tehty tasaisesti jakautuneet raot staattorin käämityksen upottamista varten.

Staattorisydänpaikkatyyppejä on useita:

Puoliksi suljettu ura: Moottorin hyötysuhde ja tehokerroin ovat korkeat, mutta käämien upottaminen ja eristys ovat vaikeita. Käytetään yleensä pienissä-pienjännitemoottoreissa.

Puoliavoin paikka: voi upottaa valettuja käämiä, käytetään yleensä suurissa ja keskikokoisissa{0}}pienjännitteisissä{1}}moottoreissa. Niin kutsuttu muotoiltu käämi viittaa käämiin, joka voidaan eristää ennen kuin se asetetaan koloon.

Avoin aukko: käytetään valettujen käämien upottamiseen, kätevällä eristysmenetelmällä, käytetään pääasiassa korkeajännitteisissä{0}}moottoreissa.

 

2. Staattorin käämitys

Toiminto: Se on sähkömoottorin piiriosa, jolle syötetään kolmivaiheinen vaihtovirta{0}}pyörivän magneettikentän luomiseksi.

Rakenne: Koostuu kolmesta identtisestä käämistä, jotka on järjestetty symmetrisesti 120 asteen sähköiseen kulmaan avaruudessa. Näiden käämien jokainen käämi on upotettu tiettyyn kuvioon staattorin jokaiseen rakoon.

Staattorikäämityksissä on kolme eristyselementtiä: (varmistamalla luotettava eristys käämin johtavien osien ja rautasydämen välillä sekä luotettava eristys itse käämien välillä).

⑴ Maaeristys: Koko staattorikäämin ja staattorin sydämen välinen eristys.

⑵ Vaiheiden välinen eristys: Kunkin vaiheen staattorikäämien välinen eristys.

⑶ Välieristys: Eristys kunkin vaiheen staattorikäämin kierrosten välillä.

Johdot moottorin kytkentärasian sisällä:

Moottorin kytkentärasian sisällä on riviliitin, ja kolmivaiheisen -käämin kuusi johdinpäätä on järjestetty kahteen riviin, ja kolmen rivin ylempi rivi on järjestetty vasemmalta oikealle numeroilla 1 (U1), 2 (V1) ja 3 (W1) ja alarivi, jossa on kolme liitäntänapaa, on järjestetty vasemmalta oikealle (2), ja 4 (2) (2). Liitä kolmivaiheinen käämitys tähti- tai kolmioliitäntään. Kaikki valmistus ja huolto tulee järjestää tämän sarjanumeron mukaan.

 

3. Koneen alusta

Toiminto: Kiinnitä staattorin ydin sekä etu- ja takapäädyt tukemaan roottoria ja tarjoamaan suojaa, lämmönpoistoa ja muita toimintoja.

Rakenne: Pohja on yleensä valurautaa. Suurten asynkronisten moottoreiden pohja on yleensä hitsattu teräslevyillä, kun taas mikromoottoreiden pohja on valettua alumiinia. Koteloidussa moottorissa on lämmönpoistorivat jalustan ulkopuolella lämmönpoistoalueen lisäämiseksi, kun taas suojamoottorissa on tuuletusaukot pohjakannen molemmissa päissä mahdollistamaan ilman suoran konvektion moottorin sisällä ja ulkopuolella, mikä helpottaa lämmönpoistoa.