Principiul conversiei energiei în motoarele electrice

Principiul de conversie a energiei a unui motor electric se referă la mecanismul său de bază de conversie a energiei electrice în energie mecanică, care se bazează pe legile inducției electromagnetice și ale forței electromagnetice (Legea lui Ampere)

În mod specific, motorul realizează conversia energiei prin interacțiunea electromagnetică dintre stator și rotor: înfășurarea statorului generează un câmp magnetic după ce este alimentată, care interacționează cu curentul din conductorul rotorului pentru a produce forță electromagnetică (forța Lorentz), formând astfel cuplul care determină rotorul să se rotească și, în cele din urmă, transformând energia electrică de intrare în energie cinetică mecanică.

 

Principiul de bază al conversiei energiei în motoarele electrice

Inducția electromagnetică și forța electromagnetică: Când curentul trece prin conductorul unui motor (cum ar fi înfășurarea statorului), se generează un câmp magnetic în jurul acestuia; Câmpul magnetic interacționează cu curentul din rotor și, conform legii forței lui Ampere, conductorul este supus unei forțe care face rotorul să se rotească

Calea de conversie a energiei: După ce energia electrică este introdusă în motor, aceasta este convertită în mișcarea de rotație a rotorului (energie mecanică) prin inducție electromagnetică și forță electromagnetică, care determină sarcina externă să funcționeze

Structura cheie: Motorul este compus în principal dintr-un stator (parte fixă, generatoare de câmp magnetic) și un rotor (parte rotativă, care transportă curent). Unele motoare includ, de asemenea, un comutator (motor DC) sau un convertor de frecvență (motor AC) pentru a menține cuplul unidirecțional.

 

Clasificarea și caracteristicile de funcționare ale motoarelor

Motoarele electrice pot fi împărțite în motoare cu curent continuu și motoare cu curent alternativ în funcție de sursele lor de putere. Printre acestea, motoarele de curent alternativ sunt utilizate mai pe scară largă în sistemele de alimentare, inclusiv motoarele sincrone și motoarele asincrone (motoarele asincrone au viteze ale rotorului care nu sunt sincronizate cu vitezele câmpului magnetic al statorului)

6. Câmpul magnetic rotativ al unui motor de curent alternativ este generat de curenți trifazici echilibrați care trec prin înfășurările statorului cu o diferență spațială de 120 de grade,

Printre acestea, (omega=2 \\ pi f) este frecvența unghiulară, (f) este frecvența puterii, (p) este logaritmul polilor și viteza sincronă (n0=60f/p)

7. Viteza rotorului a unui motor asincron (n=(1- s) n0) rămâne întotdeauna în urma vitezei sincrone, oferindu-i o capacitate naturală de pornire uşoară datorită caracteristicii sale „asincrone”.

 

Context istoric și aplicare

Principiul de funcționare al motoarelor electrice a apărut din efectul magnetic curent descoperit de Auster în 1820, iar apoi Faraday a inventat primul dispozitiv cu motor electric în 1821.

6. Motoarele moderne au fost utilizate pe scară largă în industrii, transporturi și aparate electrocasnice, iar eficiența lor de conversie a energiei depinde de tip, design și condiții de utilizare. De exemplu, motoarele de curent alternativ sunt de obicei mai eficiente decât motoarele de curent continuu

1. Odată cu dezvoltarea științei materialelor și a tehnologiei de control, motoarele evoluează către o densitate mai mare de putere și inteligență

Motorul electric folosește principiul forței care acționează asupra unui conductor electrificat într-un câmp magnetic (care este diferit de efectul magnetic al curentului electric, iar fizica actuală People's Education Press de clasa a IX-a le separă clar pe cele două). Descoperirea acestui principiu a fost făcută de fizicianul danez Oster, născut la 14 august 1777, într-o familie de farmaciști din Rudjobin, insula Langlong. În 1794, a fost admis la Universitatea din Copenhaga și a obținut titlul de doctor în 1799. Din 1801 până în 1803, a vizitat țări precum Germania și Franța și a cunoscut mulți fizicieni și chimiști. Din 1806, a fost profesor de fizică la Universitatea din Copenhaga, iar din 1815 a devenit secretar executiv al Societății Regale Daneze. În 1820, i s-a acordat medalia Copley a Societății Regale din Anglia pentru descoperirea remarcabilă a efectului magnetic al curentului electric.

Din 1829, a ocupat funcția de decan al Institutului de Tehnologie din Copenhaga. S-a stins din viață la 9 martie 1851 la Copenhaga. El a efectuat cercetări ample în fizică, chimie și filozofie. Datorită influenței filozofiei lui Kant și a filozofiei naturale a lui Schelling, cred cu fermitate că forțele naturale pot fi transformate unele în altele și am explorat de multă vreme legătura dintre electricitate și magnetism. În aprilie 1820, a fost descoperit în sfârșit efectul curentului electric asupra acelor magnetice, și anume efectul magnetic al curentului electric. La 21 iulie a aceluiași an, el și-a publicat descoperirile sub titlul „Experiment on the Electrical Conflict Effect on Magnetic Needles”. Această scurtă lucrare a provocat un mare șoc în comunitatea europeană a fizicii, ducând la apariția unui număr mare de rezultate experimentale și deschizând astfel un nou domeniu al fizicii - electromagnetismului.

Clasificarea structurală

1, Structura unui motor asincron trifazat constă dintr-un stator, rotor și alte accesorii.

(1) Stator (partea staționară)

1. Miez de fier al statorului

Funcție: Ca parte a circuitului magnetic al motorului și pe care este plasată înfășurarea statorului.

Construcție: Miezul statorului este realizat în general prin perforarea și laminarea foilor de oțel siliconic cu straturi de izolație pe o suprafață de 0,35 ~ 0,5 milimetri grosime. Există fante distribuite uniform perforate în cercul interior al miezului pentru încorporarea înfășurării statorului.

Există mai multe tipuri de tipuri de sloturi pentru miezul statorului:

Flot pe jumătate închis: eficiența și factorul de putere al motorului sunt mari, dar înglobarea și izolarea înfășurării sunt dificile. Utilizat în general la motoarele mici-de joasă tensiune.

Flot semideschis: capabil să înglobeze înfășurări turnate, utilizate în general pentru motoare de joasă-tensiune mari și mijlocii. Așa-numita înfășurare formată se referă la înfășurarea care poate fi izolată înainte de a fi plasată în fantă.

Flot deschis: utilizat pentru încorporarea înfășurărilor turnate, cu o metodă convenabilă de izolație, utilizat în principal la motoarele de-înaltă tensiune.

 

2. Înfășurarea statorului

Funcție: este partea de circuit a motorului electric, care este alimentată cu curent alternativ trifazic-pentru a genera un câmp magnetic rotativ.

Construcție: Compus din trei înfășurări identice dispuse simetric la un unghi electric de 120 de grade în spațiu, fiecare bobină a acestor înfășurări este încorporată într-un anumit model în fiecare fantă a statorului.

Există trei elemente principale de izolație pentru înfășurările statorului: (asigurarea izolației fiabile între părțile conductoare ale înfășurării și miezul de fier, precum și izolarea fiabilă între înfășurările în sine).

⑴ Izolarea la sol: izolația dintre întreaga înfășurare a statorului și miezul statorului.

⑵ Izolație între faze: izolația dintre înfășurările statorului ale fiecărei faze.

⑶ Izolație între spire: Izolație între spire ale fiecărei înfășurări statorice a fiecărei faze.

Cablaj în interiorul cutiei de joncțiune a motorului:

Există un bloc de borne în interiorul cutiei de joncțiune a motorului, iar cele șase capete ale firelor înfășurării trifazate sunt aranjate în două rânduri, cu rândul superior de trei stâlpi terminali aranjați de la stânga la dreapta numerotate 1 (U1), 2 (V1) și 3 (W1), iar rândul inferior de trei stâlpi terminali aranjați de la stânga la dreapta (22) și 46 (numărul U (U22) și 25 (V). Conectați înfășurarea-trifazată într-o conexiune stea sau triunghi. Toate lucrările de producție și întreținere trebuie aranjate conform acestui număr de serie.

 

3. Baza mașinii

Funcție: Fixați miezul statorului și capacele din față și din spate pentru a susține rotorul și pentru a oferi protecție, disipare a căldurii și alte funcții.

Construcție: Baza este de obicei din fontă. Baza motoarelor mari asincrone este în general sudată cu plăci de oțel, în timp ce baza micromotoarelor este realizată din aluminiu turnat. Motorul închis are nervuri de disipare a căldurii în exteriorul bazei pentru a crește zona de disipare a căldurii, în timp ce motorul de protecție are orificii de ventilație la ambele capete ale capacului bazei pentru a permite convecția directă a aerului în interiorul și în exteriorul motorului, facilitând disiparea căldurii.