AC motorların çalışma prensibi

AC motor, elektrik enerjisini alternatif akımdan mekanik enerjiye dönüştüren bir cihazdır. Öncelikle bir manyetik alan oluşturmak için kullanılan bir elektromanyetik sargı veya dağıtılmış stator sargısı ile birlikte dönen bir armatür veya rotordan oluşur. Motor, akım taşıyan bir bobinin-manyetik alanda bir kuvvete maruz kalıp dönmesine neden olması prensibine göre çalışır. AC motorlar iki tipe ayrılır: senkron AC motorlar ve asenkron motorlar [1].

Üç-fazlı bir AC motorun stator sargıları, esas itibarıyla birbirinden 120 derece aralıklı, üçgen veya yıldız konfigürasyonunda bağlanmış üç bobinden oluşur. Üç-fazlı akım uygulandığında, her bobinde bir manyetik alan oluşturulur ve bu üç alanın birleşimi, dönen bir manyetik alan üretir.

AC motorlar bir stator ve bir rotordan oluşur ve iki tipe ayrılır: senkron AC motorlar ve endüksiyon motorları. Her iki motor türü de stator sargısından alternatif akım geçirerek dönen bir manyetik alan oluşturur, ancak senkron AC motorların rotor sargısı genellikle uyarıcıdan bir doğru akım (uyarma akımı) beslemesi gerektirir; Asenkron motorlarda ise rotor sargısından akım geçmesine gerek yoktur.

Üç-fazlı bir AC motorun stator sargısı temel olarak birbirinden 120 derece aralıklı, üçgen veya yıldız şeklinde bağlanmış üç bobinden oluşur. Üç-fazlı akım uygulandığında, her bobinde bir manyetik alan oluşturulur ve bu üç manyetik alan birleşerek dönen bir manyetik alan oluşturur. Akım tam bir titreşimi tamamlar ve dönen manyetik alan tam olarak bir kez döner. Bu nedenle dönen manyetik alanın dakikadaki devir sayısı N=60f'dir. Formülde f güç frekansıdır.

AC motorlar, rotor dönüş hızına bağlı olarak senkron motorlara ve asenkron motorlara (asenkron motorlar olarak da bilinir) ayrılabilir. Yük boyutundan bağımsız olarak senkron motorun rotor hızı her zaman dönen manyetik alanın hızıyla aynı olduğundan bu hıza senkron hız denir. Yukarıda belirtildiği gibi, bu yalnızca güç kaynağının frekansına bağlıdır. Asenkron motorların hızı sabit değildir, yükün büyüklüğüne ve güç kaynağı voltajına bağlıdır. Üç-fazlı asenkron motorların iki türü vardır: doğrultucusuz olanlar ve doğrultuculu olanlar. Pratik uygulamalarda kullanılan asenkron motorların büyük çoğunluğu, redresörsüz endüksiyon motorlarıdır (her ne kadar paralel ve seri üç-fazlı asenkron doğrultucu motorlar, geniş bir aralıkta ayarlanabilir hız ve yüksek güç faktörü avantajlarına sahip olsa da) ve hızları her zaman senkron hızdan daha düşüktür.

 

Ana amaç

AC elektrik motorlarının çalışma verimliliği yüksektir, dumansız, kokusuz, çevre kirliliği ve düşük gürültülüdür. Bir dizi avantajı nedeniyle endüstriyel ve tarımsal üretim, ulaşım, milli savunma, ticari ve ev aletleri, tıbbi elektrikli ekipmanlar vb. gibi çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

 

Çalışma prensibi

Asenkron motor olarak da bilinen endüksiyon motoru, rotorun dönen bir manyetik alana yerleştirilmesini ve dönen manyetik alanın etkisi altında bir dönme torku elde edilmesini ve rotorun dönmesine neden olmasını ifade eder.

Asenkron motorun görünümü ve iç yapısı. Rotor, genellikle sincap kafesi şeklinde dönebilen bir iletkendir. Stator, asıl görevi dönen bir manyetik alan oluşturmak olan bir elektrik motorunun dönmeyen kısmıdır. Dönen manyetik alanlar mekanik yöntemlerle elde edilmez. Ancak bunun yerine, birkaç elektromıknatıs çiftine alternatif akım uygulanarak manyetik kutup özelliklerinin döngüsel olarak değişmesine neden olur, dolayısıyla dönen bir manyetik alana eşdeğerdir. Bu tip motorlarda DC motorlar gibi fırçalar veya kollektör halkaları yoktur. Kullanılan AC gücünün türüne bağlı olarak tek-fazlı motorlar ve üç-fazlı motorlar vardır. Monofaze motorlar çamaşır makinesi, elektrikli fan gibi cihazlarda kullanılır; Fabrikalarda güç ekipmanı olarak üç fazlı elektrik motorları kullanılmaktadır. Stator (senkron hızı n1 olan) tarafından üretilen dönen manyetik alan ile rotor sargısı arasındaki bağıl hareket yoluyla, rotor sargısı manyetik endüksiyon hattını keser ve indüklenmiş elektromotor kuvvet üretir, böylece rotor sargısında indüklenmiş akım üretir. Rotor sargısında indüklenen akım, manyetik alanla etkileşime girerek elektromanyetik tork üretir ve rotorun dönmesine neden olur. Rotor hızı kademeli olarak senkron hıza yaklaştıkça, indüklenen akım kademeli olarak azalır ve üretilen elektromanyetik tork da buna bağlı olarak azalır. Asenkron motor motor durumunda çalıştığında rotor hızı senkron hızdan daha düşüktür. Rotor hızı n ile senkron hız n1 ​​arasındaki farkı tanımlamak için bir kayma oranı tanıtılır

 

 

Kontrol Stratejisi

Güç elektroniği teknolojisinin, mikroelektronik teknolojisinin, dijital kontrol teknolojisinin ve kontrol teorisinin gelişmesiyle birlikte AC sürücü sistemlerinin dinamik ve statik özellikleri, DC sürücü sistemleriyle tamamen karşılaştırılabilir hale gelebilir. AC sürücü sistemleri yaygın olarak kullanılmaktadır ve DC sürücünün AC sürücüyle değiştirilmesi yavaş yavaş gerçeğe dönüşmüştür.

AC motorların doğası gereği doğrusal olmayan, çok değişkenli, güçlü kuplajlı, zamanla değişen parametrelere ve büyük bozuculara sahip karmaşık nesneler olması nedeniyle, bunların etkili kontrolü hem yurt içinde hem de uluslararası alanda her zaman sıcak bir araştırma konusu olmuştur ve çeşitli kontrol stratejileri ve yöntemleri önerilmiştir. Bunlar arasında klasik doğrusal kontrol, yükün etkisinin, model parametrelerindeki büyük-ölçekli değişikliklerin ve doğrusal olmayan faktörlerin üstesinden gelemez, bu da düşük kontrol performansına neden olur; Vektör kontrolü ve doğrudan tork kontrolünün de bazı sorunları vardır: Son yıllarda modern kontrolün ve akıllı kontrol teorisinin gelişmesiyle birlikte, gelişmiş kontrol algoritmaları AC motor kontrolüne uygulanmış ve belirli sonuçlara ulaşılmıştır [2].

Kararlı durum modeli kontrol yöntemi

Yaygın olarak kullanılan kararlı-durum modeli kontrol şemaları, açık-döngü sabiti v/f oranı kontrolünü (yani voltaj/frekans=sabiti) ve kapalı-döngü kayma frekans kontrolünü içerir.

(1) Sabit voltaj frekans oranı kontrolü

Bu yöntem, değişken voltaj ve frekans dönüşümünün temel kontrol modundan başlayan ve hız geri bildirimini içermeyen bir açık-döngü kontrol yöntemidir. Nominal frekansın altında olması nedeniyle, eğer voltaj sabit kalırsa ve sadece frekans azaltılırsa, hava boşluğu akısı çok büyük olacak, bu da manyetik doygunluğa ve ciddi durumlarda motorun yanmasına neden olacaktır. Sabit hava aralığı manyetik akısını korumak amacıyla, kontrol için indüklenen potansiyelin frekansa sabit bir oranı kullanılır.

 

 

Yaygın Hatalar

AC motorlar, sürtünme, titreşim, izolasyon eskimesi ve diğer nedenlerden dolayı çalışma sırasında arızalanmaya eğilimlidir. Bu arızalar zamanında kontrol edilir, keşfedilir ve giderilirse kazaların oluşması etkili bir şekilde önlenebilir.

Ortak arıza denetimi

1. Sesi dinleyin ve arıza noktasını dikkatlice belirleyin. AC asenkron motorun çalışması sırasında, herhangi bir dalgalanma olmaksızın hafif bir "vızıltı" sesi bulunursa, bu normal bir sestir. Ses kabaysa ve keskin "vızıltı" veya "tıslama" sesleri varsa, bu bir arızanın habercisidir. Aşağıdaki nedenler dikkate alınmalıdır:

(l) Gevşek demir çekirdekli bir motorun çalışma sırasındaki titreşimi ve değişen sıcaklığı, demir çekirdeğin sabitleme cıvatalarının deformasyonuna neden olabilir, bu da silikon çelik levhaların gevşemesine ve büyük elektromanyetik gürültü oluşmasına neden olabilir.

(2) Soğutma fanının ürettiği rotorun dönmesiyle üretilen ses bir "wuwu" sesidir. Tambura vuruncaya benzer bir "dongdong" sesi duyuluyorsa ani kalkış, duruş, ters frenleme ve diğer değişken hız durumlarında motorun hızlanma torkundan dolayı rotor demir çekirdeği ile mil arasındaki uyumun gevşemesinden kaynaklanır. Hafif vakalar kullanılmaya devam edilebilirken, ciddi vakalar inceleme ve onarım için parçalara ayrılabilir.

(3) Yatak gürültülü motorun çalışması sırasında yatak sesindeki değişikliklere dikkat etmek gerekir. Tornavidanın bir ucunu yatak kapağına, diğer ucunu da kulağa dokundurarak motorun iç ses değişimlerini duyabilirsiniz. Farklı parçalar ve arızalar farklı seslere sahiptir. "Gıcırtı" sesi, rulmanın boşluğu ve yağlama gresinin durumuyla ilişkili olarak rulmanın içindeki döner tabancanın düzensiz hareketinden kaynaklanır. "Cızırtılı" ses, genellikle aşınma nedeniyle yatakta yağ eksikliğinden kaynaklanan metal sürtünme sesidir. Rulman sökülmeli ve gres vb. ile yağlanmalıdır.

2. Arızalı motorun normal çalışma sırasında herhangi bir koku duyup duymadığını analiz etmek için koku duyusunu kullanın. Herhangi bir koku duyarsanız, bu, izolasyon ızgarasının yaydığı yanık kokusu gibi bir arıza sinyalidir ve motor sıcaklığı arttıkça duman bile çıkarabilir; Yanık yağ kokusu varsa çoğunlukla rulmandaki yağ eksikliğinden ve kuru öğütme durumuna yaklaşıldığında yağ ve gazın buharlaşmasından kaynaklanan kokudan kaynaklanır.

3. Arızaları kontrol etmek için dokunma hissini kullanın. TV'nin kasasına elinizle dokunarak sıcaklığı kabaca belirleyebilirsiniz. Motor gövdesine elinizle dokunduğunuzda çok sıcak hissediyorsanız ve sıcaklık değeri yüksekse aşırı yük veya yüksek voltaj gibi sebebini kontrol etmeli ve ardından nedene göre sorunu gidermelisiniz.