DC ve AC motor çeşitleri, farklılıkları

Motorlar nasıl çalışır?

Her tür elektrik motorunun çalışma prensibi, rotor ve statorun manyetik alanlarının etkileşimidir. Bu durumda manyetik alan kalıcı bir manyetik veya sargı (bobin-elektromıknatıs) ile oluşturulabilir.

Motor gücüne ve tipine bağlı olarak sargılar sadece statorda veya hem stator hem de rotor üzerinde bulunabilir. Elektrikteki mankenler için cihazı ve çalışma prensibini açıklamaya çalışalım.

Kolektör motorlarının tasarımına bakarak başlayalım. Örneğin, küçük kolektör DC motorlarında, radyo modellerinde olduğu gibi, stator üzerinde kalıcı mıknatıslar bulunur ve rotorda bakır tel bobinler sarılır. Böyle bir elektrik motorunun rotor bobinlerine giden akım, fırçalar ve bir toplayıcıdan oluşan bir fırça tertibatı ile sağlanır. Kollektör, sargı uçlarının bağlı olduğu lamellere sahiptir.

Gücü açtıktan sonra, rotor (armatür) dönmeye başlar, kollektör üzerine sabitlenir ve sabit fırçalar dönüşümlü olarak farklı kollektör lamel çiftlerine dokunur. Fırçalar ve lameller aracılığıyla, rotor sargılarına önce bir sargıya, sonra diğerine akım verilir, böylece mıknatısın alanı ile etkileşime giren değişen bir manyetik alan oluşturulur. Sonuç olarak, dönen ve sabit elektromıknatısların kutupları çekilir, bu nedenle dönme meydana gelir.

Bazı nüansları atlarsak, rotor akımı ne kadar büyük olursa, bu alan o kadar büyük ve rotor o kadar hızlı döner. Ancak, bu esas olarak DC ve AC kollektör makineleri için geçerlidir (evrenseldirler).

Sincap kafesli rotorlu bir asenkron motordan (AM) bahsedersek, bu fırçasız bir AC motordur. İçinde sargılar stator (a) üzerinde bulunur ve rotor, halkalarla kısa devre yapan çubuklardan (b) oluşur - sözde sincap kafesi.

Bu durumda, statorun dönen manyetik alanı rotor çubuklarında başka bir manyetik alan oluşturan bir akım oluşturur. Yan yana iki mıknatıs olduğunda ne olur?

Birbirlerine itilirler veya çekilirler. Rotor, yataklarda uçlara sabitlendiği için rotor dönmeye başlar. AD sadece alternatif akım için tasarlanmıştır ve şaft dönüş hızı akımın frekansına bağlıdır ve stator sargılarındaki kutup sayısı, bu konuyu asenkron makalesinde daha ayrıntılı olarak ele alacağız. elektrik motorları.

Ancak böyle bir motorun milinin dönüşünü başlatmak için, onu itmek (başlangıç ​​hızını vermek için) veya dönen bir manyetik alan oluşturmak önemlidir. Üç fazlı bir güç ağına bağlı, belirli bir şekilde düzenlenmiş sargılar kullanılarak oluşturulur. (örneğin, 380V) veya başlatma ve çalıştırma kapasitörlerinin kullanılması (eşzamansız kapasitör dahil motorlar).

Elektrik motoru milinin dönüşündeki manyetik alanların etkileşimine ek olarak ve amper kuvveti.

Bu nedenle, soyut bir motorun şaftındaki momentin ve devir sayısının, elektrik makinesinin tasarımına ve tipine, ayrıca akımın gücüne ve frekansına bağlı olduğunu anlamalısınız. Bu yazıda, her bir elektrik motoru tipi ve tipinin cihazının detaylarına derinlemesine girmeyeceğimizi, ancak bunun için ayrı makaleler yapacağımızı tekrar ediyorum.

Asenkron ve üniversal kollektör motorlarının günlük yaşamda ve üretimde, inşaat makinelerinin tahriklerinde en yaygın olduğu unutulmamalıdır. Hem endüstriyel mekanizmaların hareketi için hem de arabalar, elektrikli araçlar için her yerde kullanılırlar ve elektrikli diş fırçasına kadar ev aletlerinde kullanılırlar.

Ana sınıflandırma

Bu nedenle, elektrik motorları temel olarak doğru akımda ve alternatif akımda çalışan makinelere ayrılır. Alternatif akım ve doğru akım arasındaki fark nedir, makalede anlattık: https://samelectrik.ru/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Girinti üzerinde çalışan makinelerden elektrik motorlarının türlerini ele alacağız.

AC motorlar

Üretimde ve günlük hayatta asansörleri sürmek için kullanılan elektrikli makinelerin çoğu, diğer elektrikli tahrik türlerinde alternatif akımla çalıştırılır.

AC motorlar aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir:

• asenkron;
• senkron.

Bu durumda, asenkron motorlar, rotor tasarımı ile ayırt edilir:

• sincap kafesli rotorlu (en yaygın olarak herhangi bir sayıda fazda);
• faz rotorlu (sadece üç fazlı).

Ve aşama sayısına göre:

• tek fazlı (başlatma kondansatörü ile) ev tipi elektrikli fanlarda ve diğer düşük güçlü cihazlarda kullanılır;
• kapasitör veya iki fazlı (bunlar, çalışma sırasında kapanmayan bir kapasitörlü tek fazlıdır, bu nedenle "İkinci" aşama) küçük pompalarda, havalandırmada, "bebek" tipi çamaşır makinelerinde ve eski üretim modellerinde kullanılır. SSCB;
• üç fazlı en yaygın olanıdır ve üretimin her yerinde kullanılır.

Tek fazlı IM'nin farklı tasarımları vardır, liste iki ana seçenek içerir!

Tüm asenkron elektrik motorlarının bir özelliği, rotor hızının stator manyetik alanının dönme hızından biraz daha az olması ve şuna eşit olmasıdır:

burada n dakikadaki devir sayısıdır, f besleme şebekesinin frekansıdır, p kutup çiftlerinin sayısıdır, s kaymadır ve "60" dakikadaki saniyedir.

Böylece rotor hızı, besleme şebekesinin frekansı, sargıların tasarımı veya daha doğrusu içindeki kutup çifti (bobin) sayısı ve kayma miktarı ile belirlenir.

Kayma, dönen manyetik alanın frekansına göre rotor hızının ne kadar düşük olduğunu karakterize eden bir miktardır. Normal çalışma koşulları altında 0.01-0.06 aralığındadır. Basit bir ifadeyle, bir çift kutuplu bir statordaki alan bir hızda döner:

60 * 50/1 = 3000 rpm

İki çift - 1500 rpm ve üç çift - 1000 rpm.

Örneğin 0,05'te kayarken, rotor hızı şuna eşit olacaktır:

3000 * (1-0.05) = 2850 rpm

Bu tür elektrik motorlarının hızını ayarlamak için frekans dönüştürücüler, çünkü yukarıdaki formülün kalan değişkenlerini etkileyemiyoruz.

Rusya'da en yaygın olanı, sargıları delta modelinde ve 380V yıldız modelinde bağlamak için 220V besleme voltajına sahip asenkron motorlardır.

Üç fazlı bir elektrik makinesinde, statorun dönen alanı, sargıların düzenlenmesi ve ağda 120˚ faz kayması ile oluşturulursa, tek fazda böyle bir etki gözlenmez. Şaftı elle çevirerek veya başlangıç ​​sargısında bir faz kayması oluşturacak bir faz kaydırma kondansatörü takarak ilk dönüşü verirseniz mil dönecektir.

İki fazlı kondansatör motorları benzer şekilde düzenlenmiştir, ancak ikinci sargı başladıktan sonra kapanmaz, çalışmaya devam eder. kapasitör. Bu nedenle, "iki fazlı" adı, besleme devrelerine değil, tasarım ve bağlantı şemasına atıfta bulunur. Hem iki fazlı hem de tek fazlı, 220V ağdan çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

Senkron elektrik motorları (SM) neredeyse her zaman armatür üzerinde bir uyarma sargısı ile gerçekleştirilir ve akım uyarma, ya fırça tertibatı aracılığıyla iletilir ya da bir elektromanyetik tarafından indüklenir. sistemler.

Bu, şaftının stator alanının dönüş frekansına denk gelen bir frekansta dönmesi için gereklidir. Yani bu durumda kayma diye bir parametre yoktur.

Uyarma akımı, "jeneratör-motor" veya tristör veya transistörlere dayalı elektronik dönüştürücüler gibi özel uyarı sistemlerinden sağlanır. Yerli işletmelerde en yaygın olanı VTE, TVU vb. Cihazlardır.

Her zaman bir alan sargısı ve fırçalar yoktur, örneğin bir mikrodalga fırında, çanağın dönüşünü tahrik etmek için senkron bir sabit mıknatıslı motor kullanılır.

Senkron makineler belirgin ve örtüktür. Görsel farklılıklar rotorun tasarımında yatmaktadır, pratikte özelliklerinde, üretim yöntemlerinde ve tasarımında bir farklılık vardır. Pratikte, ortalama bir ev elektrikçisinin bunlarla uğraşması pek olası değildir.

AC motorlarla ilgili ana şey söylenmeye devam ediyor - hızlarının hıza bağlı olması nedeniyle dönüş hızını ayarlamak zordur. Stator veya uyarma üzerindeki voltajın (akım) azaltılması (bir faz rotorlu senkron ve asenkron için) mil dönebilirken, momentte bir düşüşe ve kayma miktarında (AD'de) bir artışa yol açar Yavaş. Bu tür motorların hızını kontrol etmek için bir frekans dönüştürücüye ihtiyacınız vardır. Makalede bir frekans dönüştürücünün nasıl seçileceği hakkında konuştuk: https://samelectrik.ru/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

DC motorlar (DC motorlar)

Aşağıdaki DC motor türleri ve türleri vardır:

1. DC kollektör motorları. Mıknatıslardan veya bir uyarma bobininden ve bir armatürden oluşurlar, akım, dezavantajı kademeli aşınma olan bir fırça tertibatı kullanılarak armatür sargısına iletilir.
2. Üniversal kollektör motorları. Öncekilere benzerler, ancak hem doğru hem de alternatif akım üzerinde çalışabilirler.
3. Fırçasız veya fırçasız. Stator sargılarından oluşur, rotor üzerine kalıcı mıknatıslar takılır. Stator sargılarını anahtarlayan özel bir kontrolör aracılığıyla DC devresine bağlanır.

Kollektör motorları uyarma tipine göre gruplara ayrılabilir:

• kendinden heyecanlı;
• bağımsız bir heyecanla.

Alan sargılarının bağlantı tipine göre, bunlar aşağıdaki gibi ayırt edilir:

1. Sıralı uyarma, şaft üzerinde yüksek bir tork sağlar, ancak rölanti hızı da çok yüksektir ve motora zarar verebilir (aşmaya gitme).
2. Paralel uyarma - bu durumda hız daha kararlıdır ve yük altında değişmez, ancak şaft üzerindeki tork daha azdır.
3. Karışık heyecan, her iki türün de özelliklerini birleştirir.

Düşük güç toplayıcı DCT'lerde, uyarma çoğunlukla kalıcı mıknatıslar kullanılarak düzenlenir.

Kolektör motorunun bağımsız uyarılması ile stator ve rotor sargıları birbirine bağlı değildir, aslında farklı kaynaklardan beslenir. Böylece, daha fazla enerji verimliliği elde etmenin yanı sıra tork veya hızın düzenlenmesini organize etmek mümkündür.

Tasarıma bağlı olarak, böyle bir elektrik motoru ya sadece doğru akımda çalışabilir ya da alternatif ve doğru akımda çalışabilir. İkinci durumda, "evrensel kollektör motoru" olarak adlandırılırlar. Günlük yaşamda yaygın olarak kullanılırlar, mutfak aletlerinde ve elektrikli aletlerde (öğütücüler, matkaplar vb.) Kullanılırlar.

Fırçasız motorlar, bir fırça tertibatının olmaması nedeniyle toplayıcı motorların doğasında bulunan dezavantajlardan yoksundur. Akım üç stator sargısına verilir ve sargılar kontrolör tarafından değiştirilir. Aslında, fırçasız DC motorlar, dönüştürülmüş alternatif akımdan güç alır. Aşağıdaki videoyu izleyerek bu motorların nasıl çalıştığını öğrenebilirsiniz:

Elektromıknatıslar yerine kalıcı mıknatısların kullanılması dışında, tasarım olarak senkron motorlara benzerler. Böyle bir motoru döndürmek ve verimliliğini artırmak için, şaftın konumunu ve sargıların doğru anahtarlanmasını belirlemek için Hall sensörleri kullanılır.

Bunlara genellikle valf motorları denir ve İngilizce konuşulan kaynaklarda bu tür motorlara tasarımlarına bağlı olarak PWSM veya BLDC denir.

Bilgisayar soğutucularında, quadcopter gibi radyo kontrollü modeller için sürücü olarak ve ayrıca bisiklet motosikletlerinde kullanılırlar.

Ek sınıflandırma

Yukarıda tartışılan motorlara ek olarak, aşağıdakiler gibi diğer türler hakkında da söylenmelidir:

• stepper;
• servolar;
• doğrusal;
• dalgalı akım motorları (bir DC motora benzer şekilde, fark, gücün doğrultulmuş bir dalgalı akım tarafından sağlanmasıdır).

Bir çeşit mekanizmanın montajını konumlandırmak için gerekli olan her yerde step motorlar ve servolar kullanılmaktadır. En basit örnek bir CNC, bir 3D yazıcı vb. Ayrıca, bazen "stepper" yardımıyla arabanın gaz kelebeğinin konumunu kontrol edin - ve bu, uygulamalarının sadece küçük bir kısmı.

Bu tip elektrikli sürücülerin işlevlerinin ve özelliklerinin açıklaması ayrı bir makalenin konusudur. İlgileniyorsanız, yorum yazın, yayınlayalım!

Lineer bir motor, yukarıdakilerin hepsinden farklı olarak, milinin hareketi dönme değil, ötelemedir. Yani dönmez, "ileri geri" hareket eder. Onlar farklı:

• senkron ve asenkron elektrik motorlarına benzer hareket prensibine göre alternatif akım;
• doğru akım;
• piezoelektrik;
• manyetostriktif.

Uygulamada, bunlar nadirdir, çeşitli makinelerde çalışan bir gövdeyi beslemek için monoray demiryolu için tahrik olarak kullanılırlar.

Bununla birlikte, makalede verilen sınıflandırma, pratiklik açısından seçilirken, literatürde elektrikli tahrikin aşağıdaki kriterlere göre bölünmesi önerilmektedir.

Üretilen torkun özelliklerine göre:

• histerezis;
• manyetoelektrik.

Bir sonraki sınıflandırma seçeneği, tasarımdaki farklılıklara ve tasarımlarının özelliklerine dayanmaktadır.

Milin tipine ve konumuna göre:

• yatay bir şaft ile;
• dikey şaft yerleşimi ile.

Dış çevrenin eylemlerinden korunma:

• yüksek nem ve tozdan korunur;
• patlayıcı alanlarda kullanım için.

Çalışma modunun süresine göre:

• aralıklı (vinçler, vinçler, sürgülü vana motorları);
• sürekli çalışma için (pompalar, havalandırma, vb.).

Güç açısından, küçük, orta, yüksek güçlü makineler arasında ayrım yapmak da mümkündür. Bununla birlikte, 6 MW bir yerde ortalama güç ve 1 kW bir yerde devasa bir sayı olduğundan, bu kapasitelerin sınırlarını vermek mantıklı değildir.

Tüm türleri tek bir makalede ayrıntılı olarak ele almak imkansızdır, bu nedenle her sürümü ayrı ayrı ele alacağız. Kısaca verilen sınıflandırmanın, AC ve DC elektrik motorlarının ne tür olduğunu ve bunların farklılıklarını ve uygulama özelliklerini anlamanıza yardımcı olacağını umuyoruz!

İlgili malzemeler:

• Alternatif bir elektrik akımı nasıl elde edilir
• Voltaj regülatör çeşitleri
• Kendi elinizle en basit elektrik motoru nasıl yapılır

Beğenmek(0)sevmiyorum(0)