Energia muundamise põhimõte elektrimootorites

Elektrimootori energia muundamise põhimõte viitab selle põhimehhanismile elektrienergia muundamiseks mehaaniliseks energiaks, mis põhineb elektromagnetilise induktsiooni ja elektromagnetilise jõu seadustel (Ampere'i seadus).

Täpsemalt, mootor saavutab energia muundamise staatori ja rootori vahelise elektromagnetilise interaktsiooni kaudu: staatori mähis tekitab pärast pingestamist magnetvälja, mis interakteerub rootori juhis oleva vooluga, tekitades elektromagnetilist jõudu (Lorentzi jõud), moodustades seeläbi pöördemomendi, mis sunnib rootori pöörlema, ja muutes lõpuks sisendelektrienergia mehaaniliseks kineetiliseks energiaks.

 

Elektrimootorite energia muundamise põhiprintsiip

Elektromagnetiline induktsioon ja elektromagnetiline jõud: kui vool läbib mootori juhti (näiteks staatori mähist), tekib selle ümber magnetväli; Magnetväli interakteerub rootoris oleva vooluga ja vastavalt Ampere'i jõuseadusele mõjub juht jõud, mis paneb rootori pöörlema

Energia muundamise tee: pärast seda, kui elektrienergia on mootorisse sisestatud, muundatakse see elektromagnetilise induktsiooni ja elektromagnetilise jõu abil rootori pöörlevaks liikumiseks (mehaaniline energia), mis paneb välise koormuse tööle.

Võtmestruktuur: Mootor koosneb peamiselt staatorist (fikseeritud osa, genereerib magnetvälja) ja rootorist (pöörlev osa, kandev vool). Mõned mootorid sisaldavad ka kommutaatorit (alalisvoolumootor) või sagedusmuundurit (vahelduvvoolumootor), et säilitada ühesuunaline pöördemoment.

 

Mootorite klassifikatsioon ja tööomadused

Elektrimootorid võib nende jõuallikate järgi jagada alalis- ja vahelduvvoolumootoriteks. Nende hulgas kasutatakse vahelduvvoolumootoreid laialdasemalt elektrisüsteemides, sealhulgas sünkroonmootorites ja asünkroonmootorites (asünkroonmootoritel on rootori kiirused, mis ei ole sünkroniseeritud staatori magnetvälja kiirustega)

6. Vahelduvvoolumootori pöörleva magnetvälja tekitavad kolm-faasilist tasakaalustatud voolu, mis läbivad staatori mähiseid ruumilise erinevusega 120 kraadi.

Nende hulgas (omega=2 \\ pi f) on nurksagedus, (f) on võimsussagedus, (p) on pooluste logaritm ja sünkroonkiirus (n0=60f/p)

7. Asünkroonse mootori rootori kiirus (n=(1- s) n0) jääb alati sünkroonkiirusest maha, andes sellele oma "asünkroonse" karakteristiku tõttu loomuliku pehme käivitusvõime

 

Ajalooline taust ja rakendus

Elektrimootorite tööpõhimõte sai alguse voolu magnetefektist, mille avastas Auster 1820. aastal ja seejärel leiutas Faraday 1821. aastal esimese elektrimootori seadme.

6. Kaasaegseid mootoreid on laialdaselt kasutatud tööstuses, transpordis ja kodumasinates ning nende energia muundamise efektiivsus sõltub tüübist, konstruktsioonist ja kasutustingimustest. Näiteks vahelduvvoolumootorid on tavaliselt tõhusamad kui alalisvoolumootorid

1. Materjaliteaduse ja juhtimistehnoloogia arenedes arenevad mootorid suurema võimsustiheduse ja intelligentsuse suunas

Elektrimootor kasutab magnetväljas elektrifitseeritud juhile mõjuva jõu põhimõtet (mis erineb elektrivoolu magnetmõjust ja praegune People's Education Pressi üheksanda klassi füüsika eraldab need kaks selgelt). Selle põhimõtte avastas Taani füüsik Oster, kes sündis 14. augustil 1777 Langlongi saarel Rudjobinis apteekri perekonnas. 1794. aastal võeti ta vastu Kopenhaageni ülikooli ja omandas doktorikraadi 1799. Aastatel 1801–1803 külastas ta selliseid riike nagu Saksamaa ja Prantsusmaa ning kohtus paljude füüsikute ja keemikutega. Alates 1806. aastast töötas ta Kopenhaageni ülikooli füüsikaprofessorina ja 1815. aastast Taani Kuningliku Seltsi tegevsekretärina. 1820. aastal pälvis ta Inglismaa Kuningliku Seltsi Copley medali silmapaistva elektrivoolu magnetefekti avastamise eest.

Alates 1829. aastast on ta olnud Kopenhaageni Tehnoloogiainstituudi dekaan. Ta suri 9. märtsil 1851 Kopenhaagenis. Ta on läbi viinud ulatuslikke teadusuuringuid füüsikas, keemias ja filosoofias. Kanti filosoofia ja Schellingi loodusfilosoofia mõju tõttu usun kindlalt, et loodusjõude on võimalik üksteiseks teisendada, ning olen pikka aega uurinud elektri ja magnetismi vahelist seost. 1820. aasta aprillis avastati lõpuks elektrivoolu mõju magnetnõeltele, nimelt elektrivoolu magnetiline mõju. Sama aasta 21. juulil avaldas ta oma leiud pealkirja all "Eksperiment elektrilise konflikti mõju kohta magnetnõeltele". See lühike artikkel põhjustas Euroopa füüsikakogukonnas suure šoki, mis tõi kaasa suure hulga katsetulemusi ja avas seega uue füüsika - elektromagnetismi valdkonna.

Struktuurne klassifikatsioon

1, kolmefaasilise asünkroonmootori struktuur koosneb staatorist, rootorist ja muudest tarvikutest.

(1) Staator (statsionaarne osa)

1. Staatori raudsüdamik

Funktsioon: Mootori magnetahela osana, millele asetatakse staatori mähis.

Konstruktsioon: Staatori südamik valmistatakse tavaliselt räniterasest lehtede mulgustamise ja lamineerimise teel, mille pinnal on 0,35–0,5 millimeetri paksused isolatsioonikihid. Südamiku siseringi on stantsitud ühtlaselt jaotatud pilud staatori mähise kinnitamiseks.

Staatori südamiku pesatüüpe on mitut tüüpi:

Poolsuletud pilu: mootori kasutegur ja võimsustegur on kõrged, kuid mähise kinnistamine ja isolatsioon on keerulised. Tavaliselt kasutatakse väikestes madalpinge{1}}mootorites.

Poolavatud pesa: saab sisestada vormitud mähised, mida kasutatakse tavaliselt suurte ja keskmise suurusega -madalpinge{1}}mootorite jaoks. Niinimetatud -vormitud mähis viitab mähisele, mida saab enne pilusse asetamist isoleerida.

Avatud pesa: kasutatakse vormitud mähiste kinnistamiseks, mugava isolatsioonimeetodiga, kasutatakse peamiselt kõrgepinge{0}}mootorites.

 

2. Staatori mähis

Funktsioon: see on elektrimootori ahela osa, mis on varustatud kolme-faasilise vahelduvvooluga, et tekitada pöörlev magnetväli.

Konstruktsioon: koosneb kolmest identsest mähist, mis on paigutatud sümmeetriliselt ruumis 120-kraadise elektrinurga all. Nende mähiste iga mähis on sisestatud kindla mustriga staatori igasse pilusse.

Staatori mähiste jaoks on kolm peamist isolatsioonielementi: (tagades usaldusväärse isolatsiooni mähise juhtivate osade ja raudsüdamiku vahel, samuti usaldusväärse isolatsiooni mähiste vahel).

⑴ Maapinna isolatsioon: kogu staatori mähise ja staatori südamiku vaheline isolatsioon.

⑵ Faasidevaheline isolatsioon: iga faasi staatori mähiste vaheline isolatsioon.

⑶ Vahevaheisolatsioon: iga faasi iga staatori mähise keerdude vaheline isolatsioon.

Juhtmed mootori ühenduskarbis:

Mootori harukarbi sees on klemmiplokk ja kolme -faasimähise kuus juhtmeotsa on paigutatud kahte ritta, kusjuures ülemine rida kolmest klemmpostist on paigutatud vasakult paremale numbritega 1 (U1), 2 (V1) ja 3 (W1) ning alumine kolmest klemmpostist koosnev rida on paigutatud vasakult paremale (U2) ja 4 (2) (2) ja 4. Ühendage kolmefaasiline{14}}mähis täht- või kolmnurkühendusega. Kogu tootmine ja hooldus tuleks korraldada vastavalt sellele seerianumbrile.

 

3. Masina alus

Funktsioon: kinnitage staatori südamik ning eesmised ja tagumised otsakatted, et toetada rootorit ning pakkuda kaitset, soojuse hajumist ja muid funktsioone.

Ehitus: Alus on tavaliselt malmist. Suurte asünkroonmootorite põhi on üldiselt keevitatud terasplaatidega, mikromootorite põhi on aga valmistatud valualumiiniumist. Kaasasoleval mootoril on aluse välisküljel soojuseraldusribid, et suurendada soojuse hajumise ala, samal ajal kui kaitsemootoril on aluse katte mõlemas otsas ventilatsiooniavad, mis võimaldavad õhu otsest konvektsiooni mootori sees ja väljaspool, hõlbustades soojuse hajumist.