Принцип на работа на електрическия мотор. Принцип на действие на електродвигателя с променлив ток. Физика, степен 9

Днес е невъзможно да си представим човешката цивилизация и високотехнологичното общество без електричество. Едно от основните устройства, които осигуряват работата на електрически уреди, е двигателят. Тази машина е намерила най-широко разпространение: от индустрията (вентилатори, трошачки, компресори) до битови нужди (перални машини, бормашини и др.). Но какъв е принципът на електрическия мотор?

уговорена среща

Принципът на електрическия двигател и основните му цели е да прехвърли на работните органи механичната енергия, необходима за изпълнение на технологичните процеси. Самият двигател го генерира за сметка на електроенергията, консумирана от мрежата. По същество принципът на електрическия мотор е да преобразува електрическата енергия в механична енергия. Количеството механична енергия, произведено от него за една единица време, се нарича сила.

Видове двигатели

В зависимост от характеристиките на мрежата за доставки има два основни типа двигатели: на постоянен ток и на променлив ток. Най-често срещаните машини за постоянен ток са мотори със последователно, независимо и смесено възбуждане. Примери за двигатели променлив ток Могат да се изпълняват синхронни и асинхронни машини. Независимо от привидното разнообразие, устройството и принципът на действие на електрически мотор с всякакво обозначение се основават на взаимодействието на проводник с ток и магнитно поле или с постоянен магнит (феромагнитен обект) с магнитно поле.

Рамка с ток - прототип на двигателя

Основната точка в този проблем, тъй като принципът на електрическия мотор, може да се нарече вид на въртящ момент. Помислете дали това явление може да бъде пример за рамка с ток, която се състои от два проводника и един магнит. Към проводниците токът се подава през контактни пръстени, които са фиксирани по оста на въртящата се рамка. В съответствие с известното правило на лявата ръка, силите ще действат върху рамката, която ще създаде въртящ момент около оста. Тя под действието на тази обща сила ще се завърти в посока обратна на часовниковата стрелка. Известно е, че този въртящ момент е директно пропорционален на магнитната индукция (В) текущата сила (I), площта на рамката (S) и зависи от ъгъла между линиите на полето и оста на последния. При действието на момент, променящ посоката си, рамката ще извършва колебателни движения. Какво да направите, за да създадете постоянна посока? Има две възможности:

• Променете посоката на електрическия ток в рамката и положението на проводниците по отношение на полюсите на магнита;
• Променете посоката на самото поле, докато рамката се върти в същата посока.

Първата опция се използва за DC мотори. И вторият е принципът на работа на електродвигателя с променлив ток.

Промяна на текущата посока спрямо магнита

За да се промени посоката на движение на заредените частици в проводника на рамка с ток, е необходимо устройство, което да определя тази посока в зависимост от разположението на проводниците. Този дизайн се реализира благодарение на използването на плъзгащи се контакти, които служат за приближаване към текущата рамка. Когато сменяте един пръстен с два, когато рамката се завърта на половин оборот, посоката на тока се обръща и въртящият момент се запазва. Важно е да се има предвид, че един пръстен е сглобен от две половини, които са изолирани един от друг.

Дизайнът на DC машината

Горният пример е принципът на работа на DC мотор. Реалната машина, естествено, има по-сложна конструкция, където се използват десетки рамки, формиращи намотката на арматурата. Проводниците на тази намотка са поставени в специални канали в цилиндрично феромагнитно ядро. Краищата на намотките са свързани с изолираните пръстени, които образуват колектора. Намотката, колекторът и сърцевината са котвата, която се върти в лагерите на тялото на самия двигател. Магнитното поле на възбуждане се създава от полюсите на постоянните магнити, които се намират в тялото. Втулката е свързана към мрежата и може да бъде включена независимо от веригата на котвата или последователно. В първия случай, моторът ще има независимо възбуждане, във втория - последователен. Също така има смесен дизайн на възбуждане, когато два вида намотка се използват едновременно.

Синхронна машина

Принципът на синхронния двигател е необходимостта от създаване на въртящо се магнитно поле. След това трябва да поставите в тази област рационализирани непроменени в посоката на текущите проводници. Принципът на работа на синхронния електродвигател, който е широко разпространен в индустрията, се основава на горния пример с текуща рамка. Ротационното поле, създадено от магнита, се формира от намотката, която е свързана към мрежата. Обикновено се използват трифазни намотки, но принципът на работа еднофазен електродвигател AC няма да се различава от трифазния, с изключение на броя на самите фази, което не е важно при разглеждането на дизайнерските характеристики. Намотките се поставят в жлебовете на статора с известна промяна по обиколката. Това се прави, за да се създаде въртящо се магнитно поле в образуваната въздушна междина.

синхронност

Много важен момент е синхронната работа на електродвигателя на горната конструкция. Когато магнитното поле взаимодейства с тока в намотката на ротора, се образува процес на въртене на двигателя, който ще бъде синхронно по отношение на въртенето на магнитното поле, образувано върху статора. Синхронизмът ще бъде поддържан до достигането на максималния момент, който се дължи на съпротивлението. Ако товарът се увеличи, машината може да излезе от синхрон.

Асинхронен двигател

Принцип на действие електромотор на асинхронно се състои от наличие на въртящо се магнитно поле и затворени рамки (контури) върху ротора - въртяща се част. Магнитното поле е оформено по същия начин, както в синхронния двигател - с помощта на намотки, разположени в каналите на статора, които са свързани към мрежата от променлив ток. Намотките на ротора се състоят от дузина затворени цикли и обикновено имат два вида изпълнение: фаза и късо съединение. Принципът на работа на двигателя за променлив ток в двата варианта е един и същ, само дизайнът се променя. В случая на късо съединение (наричан още "катерица"), намотката се излива в разтопения алуминий в каналите. При производството на намотката, фазовите краища на всяка фаза се извеждат навън посредством плъзгащи контактни пръстени, тъй като това ще позволи включването на допълнителни резистори във веригата, които са необходими за регулиране на оборотите на двигателя.

Тягова машина

Принципът на тяговия двигател е подобен на DC мотор. От захранването се подава ток стъпков трансформатор. Тогава трифазен променлив ток се предава на специални трасиращи подстанции. Има токоизправител. Той преобразува променливия ток в постоянен ток. Съгласно схемата, тя се носи от една от нейните полярност към контактните проводници, а втората - директно към релсите. Трябва да се помни, че много теглителни механизми работят на честота, различна от стационарната (50 Hz). затова използвайте chastotnik за електрическия мотор, чийто принцип е да преобразува честотите и да контролира тази характеристика.

Според издигнатия пантограф, напрежението се подава към камерите, където се намират стартовите реостати и контакторите. С помощта на контролерите реостатите са свързани с тягови двигатели, разположени на осите на количките. От тях токът преминава през автобусите върху релсите и след това се връща в трасиращата подстанция, като по този начин затваря електрическата верига.