Elektrik motorlarında enerji dönüşümü prensibi

Bir elektrik motorunun enerji dönüşüm prensibi, elektromanyetik indüksiyon ve elektromanyetik kuvvet yasalarına (Amper Yasası) dayanan, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren temel mekanizmasını ifade eder.

Spesifik olarak, motor, enerji dönüşümünü stator ve rotor arasındaki elektromanyetik etkileşim yoluyla gerçekleştirir: stator sargısı, enerji verildikten sonra, rotor iletkenindeki akımla etkileşime girerek elektromanyetik kuvvet (Lorentz kuvveti) üreten bir manyetik alan oluşturur, böylece rotorun dönmesini sağlayan torku oluşturur ve sonuçta giriş elektrik enerjisini mekanik kinetik enerjiye dönüştürür.

 

Elektrik motorlarında enerji dönüşümünün temel prensibi

Elektromanyetik indüksiyon ve elektromanyetik kuvvet: Akım bir motorun iletkeninden (stator sargısı gibi) geçtiğinde, etrafında bir manyetik alan oluşturulur; Manyetik alan rotordaki akımla etkileşime girer ve Ampere kuvvet yasasına göre iletken, rotorun dönmesine neden olan bir kuvvete maruz kalır.

Enerji dönüşüm yolu: Elektrik enerjisi motora girdikten sonra, harici yükü çalıştıran elektromanyetik indüksiyon ve elektromanyetik kuvvet yoluyla rotorun dönme hareketine (mekanik enerji) dönüştürülür.

Anahtar yapı: Motor esas olarak bir statordan (sabit parça, manyetik alan üreten) ve bir rotordan (dönen parça, akım taşıyan) oluşur. Bazı motorlar ayrıca tek yönlü torku korumak için bir komütatör (DC motor) veya bir frekans dönüştürücü (AC motor) içerir.

 

Motorların sınıflandırılması ve çalışma özellikleri

Elektrik motorları güç kaynaklarına göre DC motorlar ve AC motorlar olarak ikiye ayrılabilir. Bunların arasında, AC motorlar, senkron motorlar ve asenkron motorlar da dahil olmak üzere güç sistemlerinde daha yaygın olarak kullanılır (asenkron motorlar, stator manyetik alan hızlarıyla senkronize olmayan rotor hızlarına sahiptir).

6. Bir AC motorun dönen manyetik alanı, stator sargılarından 120 derecelik uzaysal farkla geçen üç-fazlı dengeli akımlar tarafından oluşturulur,

Bunlardan (omega=2 \\ pi f) açısal frekansı, (f) güç frekansını, (p) kutupların logaritmasını ve senkron hızı (n0=60f/p)

7. Asenkron bir motorun rotor hızı (n=(1- s) n0) her zaman senkron hızın gerisinde kalır ve "asenkron" özelliğinden dolayı ona doğal bir yumuşak başlangıç ​​yeteneği kazandırır.

 

Tarihsel arka plan ve uygulama

Elektrik motorlarının çalışma prensibi, 1820 yılında Auster tarafından keşfedilen akım manyetik etkisinden kaynaklanmış, ardından 1821 yılında Faraday ilk elektrik motoru cihazını icat etmiştir.

6. Modern motorlar endüstride, ulaşımda ve ev aletlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır ve enerji dönüşüm verimleri tipe, tasarıma ve kullanım koşullarına bağlıdır. Örneğin AC motorlar genellikle DC motorlardan daha verimlidir

1. Malzeme bilimi ve kontrol teknolojisinin gelişmesiyle birlikte motorlar daha yüksek güç yoğunluğuna ve zekaya doğru evriliyor

Elektrik motoru, manyetik bir alanda elektrikli bir iletkene etki eden kuvvet ilkesini kullanır (bu, elektrik akımının manyetik etkisinden farklıdır ve mevcut Halk Eğitim Yayınları dokuzuncu sınıf fiziği ikisini açıkça ayırır). Bu prensibin keşfi, 14 Ağustos 1777'de Langlong Adası'ndaki Rudjobin'de eczacı bir ailede doğan Danimarkalı fizikçi Oster tarafından yapıldı. 1794 yılında Kopenhag Üniversitesi'ne kabul edildi ve 1799'da doktora derecesini aldı. 1801'den 1803'e kadar Almanya, Fransa gibi ülkeleri ziyaret ederek birçok fizikçi ve kimyagerle tanıştı. 1806'dan itibaren Kopenhag Üniversitesi'nde fizik profesörü olarak görev yaptı ve 1815'ten itibaren Danimarka Kraliyet Cemiyeti'nin Yönetici Sekreteri oldu. 1820'de, elektrik akımının manyetik etkisini olağanüstü keşfi nedeniyle İngiltere Kraliyet Cemiyeti'nin Copley Madalyası ile ödüllendirildi.

1829'dan beri Kopenhag Teknoloji Enstitüsü'nün dekanı olarak görev yapıyor. 9 Mart 1851'de Kopenhag'da vefat etti. Fizik, kimya ve felsefe alanlarında kapsamlı araştırmalar yaptı. Kant'ın felsefesi ve Schelling'in doğa felsefesinin etkisiyle, doğa güçlerinin birbirine dönüşebileceğine kesinlikle inanıyorum ve elektrik ile manyetizma arasındaki bağlantıyı uzun süredir araştırıyorum. Nisan 1820'de elektrik akımının manyetik iğneler üzerindeki etkisi, yani elektrik akımının manyetik etkisi nihayet keşfedildi. Aynı yılın 21 Temmuz'unda bulgularını "Manyetik İğneler Üzerindeki Elektriksel Çatışmanın Etkisi Üzerine Deney" başlığı altında yayınladı. Bu kısa makale Avrupa fizik camiasında büyük bir şoka neden oldu, çok sayıda deneysel sonucun ortaya çıkmasına yol açtı ve böylece fizik - elektromanyetizmasında yeni bir alanın açılmasına yol açtı.

Yapısal Sınıflandırma

1, Üç-fazlı asenkron motorun yapısı bir stator, rotor ve diğer aksesuarlardan oluşur.

(1) Stator (sabit parça)

1. Stator demir çekirdeği

Fonksiyonu: Motor manyetik devresinin bir parçası olarak ve üzerine stator sargısının yerleştirildiği yer.

Yapı: Stator çekirdeği genellikle silikon çelik levhaların 0,35~0,5 milimetre kalınlığındaki yüzey üzerine yalıtım katmanları ile delinmesi ve lamine edilmesiyle yapılır. Stator sargısını gömmek için çekirdeğin iç çemberinde eşit şekilde dağıtılmış yuvalar bulunmaktadır.

Birkaç tür stator çekirdeği yuvası türü vardır:

Yarı kapalı yuva: Motorun verimliliği ve güç faktörü yüksektir ancak sargı gömme ve izolasyonu zordur. Genellikle küçük düşük-voltajlı motorlarda kullanılır.

Yarı açık yuva: kalıplanmış sargıları yerleştirebilen, genellikle büyük ve orta-boyutlu düşük-voltajlı motorlar için kullanılır. Sözde-oluşturulmuş sargı, yuvaya yerleştirilmeden önce yalıtılabilen sargıyı ifade eder.

Açık yuva: Kalıplanmış sargıları uygun yalıtım yöntemiyle gömmek için kullanılır, esas olarak yüksek-voltajlı motorlarda kullanılır.

 

2. Stator sargısı

Fonksiyonu: Dönen bir manyetik alan oluşturmak için üç-fazlı AC güçle beslenen elektrik motorunun devre kısmıdır.

Yapısı: Uzayda 120 derecelik bir elektrik açısıyla simetrik olarak düzenlenmiş üç özdeş sargıdan oluşan bu sargıların her bir bobini, statorun her yuvasına belirli bir düzende gömülüdür.

Stator sargıları için üç ana yalıtım öğesi vardır: (sargının iletken parçaları ile demir çekirdek arasında güvenilir yalıtımın yanı sıra sargıların kendileri arasında güvenilir yalıtımın sağlanması).

⑴ Toprak yalıtımı: Tüm stator sargısı ile stator çekirdeği arasındaki yalıtım.

⑵ Fazlar arası izolasyon: Her fazın stator sargıları arasındaki izolasyon.

⑶ Dönüşler arası yalıtım: Her fazın her stator sargısının dönüşleri arasındaki yalıtım.

Motor bağlantı kutusunun içindeki kablolama:

Motor bağlantı kutusunun içinde bir terminal bloğu vardır ve üç-faz sargısının altı tel ucu iki sıra halinde düzenlenmiştir; üç terminal direğinin üst sırası soldan sağa 1 (U1), 2 (V1) ve 3 (W1) olarak numaralandırılmıştır ve üç terminal direğinin alt sırası soldan sağa 6 (W2), 4 (U2) ve 5 (V2) olarak numaralandırılmıştır. Üç-fazlı sargıyı yıldız veya üçgen bağlantıya bağlayın. Tüm imalat ve bakımlar bu seri numarasına göre düzenlenmelidir.

 

3.Makine tabanı

Fonksiyon: Rotoru desteklemek ve koruma, ısı dağılımı ve diğer fonksiyonları sağlamak için stator çekirdeğini ve ön ve arka uç kapaklarını sabitleyin.

İnşaat: Taban genellikle dökme demirden yapılır. Büyük asenkron motorların tabanı genellikle çelik plakalarla kaynaklanır, mikro motorların tabanı ise dökme alüminyumdan yapılır. Kapalı motor, ısı dağıtım alanını artırmak için tabanın dış tarafında ısı dağıtım kaburgalarına sahipken, koruyucu motor, havanın motorun içinde ve dışında doğrudan taşınımına izin vererek ısı dağıtımını kolaylaştırmak için taban kapağının her iki ucunda havalandırma deliklerine sahiptir.