Avui és impossible imaginar la civilització humana i la societat d' alta tecnologia sense electricitat. Un dels principals dispositius que garanteixen el funcionament dels aparells elèctrics és el motor. Aquesta màquina ha trobat la distribució més àmplia: des de la indústria (ventiladors, trituradores, compressors) fins a l'ús domèstic (rentadores, perforadores, etc.). Però quin és el principi de funcionament d'un motor elèctric?
Destinació
El principi de funcionament del motor elèctric i els seus principals objectius són transferir l'energia mecànica necessària per a la realització dels processos tecnològics als cossos de treball. El propi motor el genera a causa de l'electricitat consumida de la xarxa. En essència, el principi de funcionament d'un motor elèctric és convertir l'energia elèctrica en energia mecànica. La quantitat d'energia mecànica que genera en una unitat de temps s'anomena potència.
Vistesmotors
En funció de les característiques de la xarxa d'alimentació, es poden distingir dos tipus principals de motors: en corrent continu i en corrent altern. Les màquines de corrent continu més habituals són els motors amb excitació en sèrie, independent i mixta. Exemples de motors de CA són màquines síncrones i asíncrones. Malgrat l'aparent diversitat, el dispositiu i el principi de funcionament d'un motor elèctric per a qualsevol finalitat es basen en la interacció d'un conductor amb el corrent i un camp magnètic, o un imant permanent (objecte ferromagnètic) amb un camp magnètic.
Bucle actual: un prototip del motor
El punt principal en una qüestió com el principi de funcionament d'un motor elèctric es pot anomenar l'aparició del parell. Aquest fenomen es pot considerar utilitzant l'exemple d'un marc amb un corrent, que consta de dos conductors i un imant. El corrent es subministra als conductors mitjançant anells de contacte, que es fixen a l'eix del bastidor giratori. D'acord amb la famosa regla de la mà esquerra, les forces actuaran sobre el marc, cosa que crearà un parell al voltant de l'eix. Girarà en sentit contrari a les agulles del rellotge sota l'acció d'aquesta força total. Se sap que aquest moment de gir és directament proporcional a la inducció magnètica (B), la intensitat del corrent (I), l'àrea del marc (S) i depèn de l'angle entre les línies de camp i l'eix d'aquesta última. Tanmateix, sota l'acció d'un moment que canvia de direcció, el marc oscil·larà. Què es pot fer per crear un permanentindicacions? Hi ha dues opcions aquí:
- canviar la direcció del corrent elèctric al marc i la posició dels conductors respecte als pols de l'imant;
- canvia la direcció del propi camp, mentre que el marc gira en la mateixa direcció.
La primera opció s'utilitza per als motors de corrent continu. I el segon és el principi del motor de CA.
Canvi de la direcció del corrent en relació amb l'imant
Per canviar la direcció del moviment de les partícules carregades al conductor del bastidor amb corrent, necessiteu un dispositiu que estableixi aquesta direcció en funció de la ubicació dels conductors. Aquest disseny s'implementa mitjançant l'ús de contactes lliscants, que serveixen per subministrar corrent al bucle. Quan un anell en substitueix dos, quan el bastidor gira mitja volta, la direcció del corrent s'inverteix i el parell la manté. És important tenir en compte que un anell està muntat a partir de dues meitats, que estan aïllades l'una de l' altra.
Disseny de màquina DC
L'exemple anterior és el principi de funcionament d'un motor de corrent continu. La màquina real, per descomptat, té un disseny més complex, on s'utilitzen desenes de marcs per formar l'enrotllament de l'armadura. Els conductors d'aquest bobinatge estan col·locats en solcs especials en un nucli ferromagnètic cilíndric. Els extrems dels bobinatges estan connectats a anells aïllants que formen un col·lector. El bobinatge, el commutador i el nucli són una armadura que gira en coixinets al cos del propi motor. El camp magnètic d'excitació és creat pels pols dels imants permanents, que es troben a la carcassa. El bobinatge està connectat a la xarxa elèctrica i es pot encendre independentment del circuit de l'induït o en sèrie. En el primer cas, el motor elèctric tindrà una excitació independent, en el segon, seqüencial. També hi ha un disseny d'excitació mixta, quan s'utilitzen dos tipus de connexió de bobinatge alhora.
Màquina síncrona
El principi de funcionament d'un motor síncron és crear un camp magnètic giratori. Aleshores cal col·locar en aquest camp els conductors que s'alineen amb un corrent constant en la direcció. El principi de funcionament d'un motor síncron, que s'ha estès molt a la indústria, es basa en l'exemple anterior amb un bucle amb corrent. El camp giratori creat per l'imant es forma mitjançant un sistema de bobinatges connectats a la xarxa. Normalment s'utilitzen bobinatges trifàsics, però, el principi de funcionament d'un motor de CA monofàsic no diferirà d'un de trifàsic, excepte potser pel nombre de fases en si, que no és significatiu quan es consideren les característiques del disseny. Els bobinatges es col·loquen a les ranures de l'estator amb algun desplaçament al voltant de la circumferència. Això es fa per crear un camp magnètic giratori a l'espai d'aire format.
Sincronisme
Un punt molt important és el funcionament sincrònic del motor elèctricla construcció anterior. Quan el camp magnètic interacciona amb el corrent al bobinatge del rotor, es forma el procés de rotació del motor en si, que serà sincrònic respecte a la rotació del camp magnètic format a l'estator. El sincronisme es mantindrà fins que s'assoleixi el parell màxim, que és causat per la resistència. Si la càrrega augmenta, és possible que la màquina es sincronitzi.
Motor d'inducció
El principi de funcionament d'un motor elèctric asíncron és la presència d'un camp magnètic giratori i marcs tancats (contorns) al rotor, la part giratòria. El camp magnètic es forma de la mateixa manera que en un motor síncron, amb l'ajut de bobinatges situats a les ranures de l'estator, que estan connectats a una xarxa de tensió alterna. Els bobinatges del rotor consisteixen en una dotzena de bastidors de llaç tancat i solen tenir dos tipus d'execució: en fase i en curtcircuit. El principi de funcionament del motor de CA en ambdues versions és el mateix, només canvia el disseny. En el cas d'un rotor de gàbia d'esquirol (també conegut com a gàbia d'esquirol), el bobinatge s'aboca amb alumini fos a les ranures. En la fabricació del bobinat de fase, els extrems de cada fase s'extreuen mitjançant anells de contacte lliscants, ja que això permetrà incloure resistències addicionals al circuit, necessàries per controlar la velocitat del motor.
Màquina de tracció
El principi de funcionament del motor de tracció és similar al d'un motor de corrent continu. Des de la xarxa de subministrament, es subministra corrent a un transformador augmentador. Més llunyEl corrent altern trifàsic es transmet a subestacions especials de tracció. Hi ha un rectificador. Converteix AC a DC. Segons l'esquema, es realitza amb una de les seves polaritats als cables de contacte, la segona, directament als rails. Cal recordar que molts mecanismes de tracció funcionen a una freqüència diferent de la industrial establerta (50 Hz). Per tant, s'utilitza un convertidor de freqüència per a un motor elèctric, el principi de funcionament del qual és convertir les freqüències i controlar aquesta característica.
Al pantògraf elevat, es subministra tensió a les cambres on es troben els reòstats d'arrencada i els contactors. Amb l'ajuda de controladors, els reòstats es connecten a motors de tracció, que es troben als eixos dels bogies. A partir d'ells, el corrent flueix pels pneumàtics fins als rails, i després torna a la subestació de tracció, completant així el circuit elèctric.
