Princip přeměny energie v elektromotorech

Princip přeměny energie elektromotoru se týká jeho základního mechanismu přeměny elektrické energie na mechanickou energii, který je založen na zákonech elektromagnetické indukce a elektromagnetické síly (Ampérův zákon)

Konkrétně motor dosahuje přeměny energie prostřednictvím elektromagnetické interakce mezi statorem a rotorem: vinutí statoru po nabuzení generuje magnetické pole, které interaguje s proudem ve vodiči rotoru a vytváří elektromagnetickou sílu (Lorentzova síla), čímž se vytváří točivý moment, který pohání rotor k otáčení, a nakonec převádí vstupní elektrickou energii na mechanickou kinetickou energii.

 

Základní princip přeměny energie v elektromotorech

Elektromagnetická indukce a elektromagnetická síla: Když proud prochází vodičem motoru (jako je vinutí statoru), vytváří se kolem něj magnetické pole; Magnetické pole interaguje s proudem v rotoru a podle Ampérova zákona síly je vodič vystaven síle, která způsobuje otáčení rotoru.

Cesta přeměny energie: Poté, co je elektrická energie přivedena do motoru, je přeměněna na rotační pohyb rotoru (mechanická energie) prostřednictvím elektromagnetické indukce a elektromagnetické síly, která pohání vnější zátěž k práci.

Klíčová struktura: Motor se skládá převážně ze statoru (pevná část, generující magnetické pole) a rotoru (rotující část, přenášející proud). Některé motory obsahují také komutátor (stejnosměrný motor) nebo frekvenční měnič (střídavý motor) pro udržení jednosměrného točivého momentu.

 

Klasifikace a pracovní vlastnosti motorů

Elektromotory lze podle zdroje energie rozdělit na stejnosměrné motory a střídavé motory. Mezi nimi jsou střídavé motory široce používány v energetických systémech, včetně synchronních motorů a asynchronních motorů (asynchronní motory mají otáčky rotoru, které nejsou synchronizovány s rychlostmi magnetického pole statoru)

6. Rotující magnetické pole střídavého motoru je generováno třífázovými symetrickými proudy procházejícími statorovými vinutími s prostorovým rozdílem 120 stupňů,

Mezi nimi (omega{0}} \\ pi f) je úhlová frekvence, (f) je výkonová frekvence, (p) je logaritmus pólů a synchronní rychlost (n0=60f/p)

7.Rychlost rotoru asynchronního motoru (n=(1- s) n0) vždy zaostává za synchronní rychlostí, což mu dává schopnost přirozeného měkkého rozběhu díky jeho „asynchronní“ charakteristice

 

Historické pozadí a aplikace

Funkční princip elektromotorů pochází ze současného magnetického jevu objeveného Austerem v roce 1820 a poté Faraday vynalezl první zařízení elektrického motoru v roce 1821.

6. Moderní motory jsou široce používány v průmyslu, dopravě a domácích spotřebičích a jejich účinnost přeměny energie závisí na typu, konstrukci a podmínkách použití. Například střídavé motory jsou obvykle účinnější než stejnosměrné motory

1. S rozvojem vědy o materiálech a řídicí technologie se motory vyvíjejí směrem k vyšší hustotě výkonu a inteligenci

Elektromotor využívá principu síly působící na elektrifikovaný vodič v magnetickém poli (což se liší od magnetického účinku elektrického proudu a současná fyzika devátého ročníku People's Education Press tyto dva jasně odděluje). Objev tohoto principu učinil dánský fyzik Oster, narozený 14. srpna 1777 v rodině lékárníka v Rudjobinu na ostrově Langlong. V roce 1794 byl přijat na univerzitu v Kodani a doktorát získal v roce 1799. V letech 1801 až 1803 navštívil země jako Německo a Francii a setkal se s mnoha fyziky a chemiky. Od roku 1806 působil jako profesor fyziky na univerzitě v Kodani a od roku 1815 se stal výkonným tajemníkem Královské dánské společnosti. V roce 1820 mu byla udělena Copleyova medaile Královské společnosti Anglie za vynikající objev magnetického efektu elektrického proudu.

Od roku 1829 působil jako děkan Kodaňského technologického institutu. Zemřel 9. března 1851 v Kodani. Provedl rozsáhlý výzkum ve fyzice, chemii a filozofii. Vzhledem k vlivu Kantovy filozofie a Schellingovy přírodní filozofie pevně věřím, že přírodní síly se mohou vzájemně transformovat a dlouho zkoumaly souvislosti mezi elektřinou a magnetismem. V dubnu 1820 byl konečně objeven vliv elektrického proudu na magnetické jehly, totiž magnetický účinek elektrického proudu. Dne 21. července téhož roku publikoval své poznatky pod názvem „Experiment on the Electrical Conflict Effect on Magnetic Needles“. Tento krátký článek způsobil velký šok v evropské fyzikální komunitě, což vedlo ke vzniku velkého množství experimentálních výsledků, a tím otevřelo nové pole fyziky - elektromagnetismu.

Strukturální klasifikace

1, Konstrukce třífázového asynchronního motoru se skládá ze statoru, rotoru a dalšího příslušenství.

(1) Stator (stacionární část)

1. Železné jádro statoru

Funkce: Jako součást magnetického obvodu motoru, na kterém je umístěno vinutí statoru.

Konstrukce: Jádro statoru je obecně vyrobeno děrováním a laminováním plechů z křemíkové oceli s izolačními vrstvami na povrchu o tloušťce 0,35 ~ 0,5 mm. Ve vnitřním kruhu jádra jsou rovnoměrně rozmístěné štěrbiny pro uložení statorového vinutí.

Existuje několik typů slotů jádra statoru:

Napůl uzavřená štěrbina: Účinnost a účiník motoru jsou vysoké, ale uložení vinutí a izolace jsou obtížné. Obecně se používá v malých-motorech s nízkým napětím.

Napůl otevřený slot: možnost zabudování lisovaných vinutí, obecně se používá pro velké a středně velké -nízkonapěťové- motory. Tak-takzvané tvarované vinutí označuje vinutí, které lze před umístěním do slotu izolovat.

Otevřená štěrbina: používá se k zabudování lisovaných vinutí s pohodlnou metodou izolace, která se používá hlavně u vysokonapěťových motorů-.

 

2. Vinutí statoru

Funkce: Jedná se o obvodovou část elektromotoru, který je napájen třífázovým střídavým proudem pro generování točivého magnetického pole.

Konstrukce: Skládá se ze tří identických vinutí uspořádaných symetricky pod elektrickým úhlem 120 stupňů v prostoru, každá cívka těchto vinutí je zapuštěna v určitém vzoru v každé štěrbině statoru.

Existují tři hlavní izolační položky pro statorové vinutí: (zajišťující spolehlivou izolaci mezi vodivými částmi vinutí a železným jádrem a také spolehlivou izolaci mezi samotnými vinutími).

⑴ Izolace země: Izolace mezi celým vinutím statoru a jádrem statoru.

⑵ Mezifázová izolace: Izolace mezi statorovými vinutími každé fáze.

⑶ Izolace mezi závity: Izolace mezi závity každého statorového vinutí každé fáze.

Zapojení uvnitř rozvodné skříně motoru:

Uvnitř rozvodné skříňky motoru je svorkovnice a šest konců vodičů třífázového vinutí je uspořádáno ve dvou řadách, přičemž horní řada tří svorkovnic uspořádaných zleva doprava je označena 1 (U1), 2 (V1) a 3 (W1) a spodní řada tří svorkovnic uspořádaných zleva doprava je označena čísly 6 (W2), a 4 (V2) (U2), a 4 (V2). Připojte třífázové vinutí-do hvězdy nebo trojúhelníku. Veškerá výroba a údržba by měly být uspořádány podle tohoto sériového čísla.

 

3. Základna stroje

Funkce: Upevněte jádro statoru a přední a zadní koncové kryty, aby podpíraly rotor a poskytovaly ochranu, odvod tepla a další funkce.

Konstrukce: Základna je obvykle litinová. Základna velkých asynchronních motorů je obecně svařena s ocelovými plechy, zatímco základna mikromotorů je vyrobena z litého hliníku. Uzavřený motor má na vnější straně základny žebra pro odvod tepla pro zvětšení plochy pro odvod tepla, zatímco ochranný motor má na obou koncích krytu základny ventilační otvory, které umožňují přímé proudění vzduchu uvnitř a vně motoru, což usnadňuje odvod tepla.