Principiul de funcționare al motoarelor de curent alternativ

Un motor de curent alternativ este un dispozitiv care convertește energia electrică din curent alternativ în energie mecanică. Acesta constă în principal dintr-o înfășurare electromagnetică sau o înfășurare a statorului distribuită utilizată pentru a genera un câmp magnetic, împreună cu o armătură sau rotor rotativ. Motorul funcționează pe baza principiului că o bobină-care transportă curent suferă o forță într-un câmp magnetic, determinând-o să se rotească. Motoarele cu curent alternativ sunt clasificate în două tipuri: motoare cu curent alternativ și motoare cu inducție [1].

Înfășurările statorice ale unui motor trifazat de curent alternativ sunt în esență trei bobine distanțate la 120 de grade, conectate într-o configurație delta sau stea. Când se aplică curent trifazat, în fiecare bobină este generat un câmp magnetic, iar combinația acestor trei câmpuri produce un câmp magnetic rotativ.

Motoarele cu curent alternativ constau dintr-un stator și un rotor și sunt împărțite în două tipuri: motoare cu curent alternativ și motoare cu inducție. Ambele tipuri de motoare generează un câmp magnetic rotativ prin trecerea curentului alternativ prin înfășurarea statorului, dar înfășurarea rotorului a motoarelor de curent alternativ sincron necesită de obicei o alimentare cu curent continuu (curent de excitare) de la excitator; Motoarele cu inducție, pe de altă parte, nu necesită trecerea curentului prin înfășurarea rotorului.

Înfășurarea statorului a unui motor trifazat de curent alternativ este compusă în principiu din trei bobine distanțate la 120 de grade una de cealaltă, conectate într-o formă triunghiulară sau în stea. Când se aplică curent trifazat, în fiecare bobină este generat un câmp magnetic, iar aceste trei câmpuri magnetice se combină pentru a forma un câmp magnetic rotativ. Curentul completează o vibrație completă, iar câmpul magnetic rotativ se rotește exact o dată. Prin urmare, numărul de rotații pe minut al câmpului magnetic rotativ este N=60f. În formulă, f este frecvența puterii.

Motoarele AC pot fi împărțite în motoare sincrone și motoare asincrone (cunoscute și ca motoare asincrone) în funcție de viteza de rotație a rotorului. Indiferent de dimensiunea sarcinii, viteza rotorului unui motor sincron este întotdeauna aceeași cu viteza câmpului magnetic rotativ, astfel încât această viteză se numește viteză sincronă. După cum am menționat mai sus, depinde doar de frecvența sursei de alimentare. Viteza motoarelor asincrone nu este constantă, depinde de mărimea sarcinii și de tensiunea de alimentare. Există două tipuri de motoare asincrone cu trei-faze: cele fără redresoare și cele cu redresoare. Marea majoritate a motoarelor asincrone utilizate în aplicații practice sunt motoare cu inducție fără redresoare (deși motoarele cu redresoare asincrone trifazate în paralel și în serie au avantajele vitezei reglabile pe o gamă largă și un factor de putere mare), iar viteza lor este întotdeauna mai mică decât viteza sincronă.

 

Scopul principal

Eficiența de lucru a motoarelor electrice cu curent alternativ este ridicată, fără fum, miros, poluare a mediului și zgomot redus. Datorită seriei sale de avantaje, este utilizat pe scară largă în diverse domenii precum producția industrială și agricolă, transporturi, apărare națională, aparate comerciale și de uz casnic, echipamente electrice medicale etc.

 

Principiul de funcționare

Motorul de inducție, cunoscut și ca motor asincron, se referă la plasarea rotorului într-un câmp magnetic rotativ și obținerea unui cuplu de rotație sub acțiunea câmpului magnetic rotativ, determinând rotorul să se rotească.

Aspectul și structura internă a unui motor cu inducție. Rotorul este un conductor rotativ, de obicei sub forma unei cuști de veveriță. Statorul este partea nerotativă a unui motor electric, a cărui sarcină principală este generarea unui câmp magnetic rotativ. Câmpurile magnetice rotative nu se realizează prin metode mecanice. Dar, în schimb, curent alternativ este aplicat mai multor perechi de electromagneți, determinând modificarea ciclică a proprietăților polului magnetic al acestora, echivalent astfel cu un câmp magnetic rotativ. Acest tip de motor nu are perii sau inele colectoare precum motoarele de curent continuu. În funcție de tipul de curent alternativ utilizat, există motoare monofazate și motoare trifazate. Motoarele monofazate sunt utilizate în dispozitive precum mașinile de spălat și ventilatoarele electrice; Motoarele electrice trifazate sunt folosite ca echipamente de putere în fabrici. Prin mișcarea relativă dintre câmpul magnetic rotativ generat de stator (cu o viteză sincronă de n1) și înfășurarea rotorului, înfășurarea rotorului taie linia de inducție magnetică și generează forță electromotoare indusă, generând astfel curent indus în înfășurarea rotorului. Curentul indus în înfășurarea rotorului interacționează cu câmpul magnetic pentru a genera cuplu electromagnetic, determinând rotorul să se rotească. Pe măsură ce viteza rotorului se apropie treptat de viteza sincronă, curentul indus scade treptat, iar cuplul electromagnetic generat scade în mod corespunzător. Când motorul asincron funcționează în starea motorului, viteza rotorului este mai mică decât viteza sincronă. Pentru a descrie diferența dintre viteza rotorului n și viteza sincronă n1, se introduce un raport de alunecare

 

 

Strategia de control

Odată cu dezvoltarea tehnologiei electronice de putere, a tehnologiei microelectronice, a tehnologiei de control digital și a teoriei controlului, caracteristicile dinamice și statice ale sistemelor de acţionare CA pot fi pe deplin comparabile cu sistemele de acţionare CC. Sistemele de acţionare cu curent alternativ au fost utilizate pe scară largă, iar înlocuirea unităţii de curent continuu cu unitatea de curent alternativ a devenit treptat o realitate.

Datorită faptului că motoarele de curent alternativ sunt în mod inerent obiecte complexe cu neliniaritate, variabile multiple, cuplare puternică, parametri variabili în timp-și perturbări mari, controlul lor eficient a fost întotdeauna un subiect de cercetare fierbinte atât pe plan intern, cât și internațional și au fost propuse diverse strategii și metode de control. Printre acestea, controlul liniar clasic nu poate depăși influența sarcinii, modificările-la scară mare în parametrii modelului și factorii neliniari, rezultând performanțe scăzute de control; Controlul vectorial și controlul direct al cuplului au, de asemenea, unele probleme: în ultimii ani, odată cu dezvoltarea controlului modern și a teoriei controlului inteligent, algoritmi de control avansati au fost aplicați controlului motoarelor cu curent alternativ și au obținut anumite rezultate [2].

Metoda de control al modelului în stare de echilibru

Schemele de control al modelului în stare staționară utilizate în mod obișnuit includ-controlul constantă a raportului v/f în buclă deschisă (adică tensiune/frecvență=constant) și controlul frecvenței de alunecare-în buclă închisă.

(1) Controlul raportului de frecvență a tensiunii constante

Această metodă este o metodă de control în buclă deschisă-care pornește de la modul de control de bază al conversiei variabile a tensiunii și frecvenței și nu include feedback-ul de viteză. Datorită faptului că sub frecvența nominală, dacă tensiunea rămâne constantă și doar frecvența este redusă, fluxul de aer va fi prea mare, provocând saturație magnetică și, în cazuri severe, arderea motorului. Pentru a menține fluxul magnetic constant al întrefierului, pentru control este utilizat un raport constant între potențialul indus și frecvența.

 

 

Defecte comune

Motoarele de curent alternativ sunt predispuse la defecțiuni în timpul funcționării din cauza frecării, vibrațiilor, îmbătrânirii izolației și din alte motive. Dacă aceste defecțiuni sunt verificate, descoperite și eliminate în timp util, ele pot preveni în mod eficient apariția accidentelor.

Verificarea defecțiunilor comune

1. Ascultați sunetul și identificați cu atenție punctul de defecțiune. În timpul funcționării motorului asincron AC, dacă se găsește un sunet slab „zâmbit” fără fluctuații, este un sunet normal. Dacă sunetul este grosier și are sunete ascuțite de „bâzâit” sau „șuierat”, acesta este un precursor al unei defecțiuni. Ar trebui luate în considerare următoarele motive:

(l) Vibrația și temperatura fluctuantă a unui motor cu miez de fier slăbit în timpul funcționării poate provoca deformarea șuruburilor de fixare a miezului de fier, rezultând table de oțel siliconic slăbite și generând zgomot electromagnetic mare.

(2) Sunetul produs de rotația rotorului, care este generat de ventilatorul de răcire, este un sunet „wuwu”. Dacă există un sunet „dongdong” precum lovirea unui tambur, acesta este cauzat de slăbirea potrivirii dintre miezul de fier al rotorului și arbore din cauza cuplului de accelerație al motorului în timpul pornirii bruște, opririi, frânării inverse și a altor situații de viteză variabilă. Carcasele ușoare pot fi folosite în continuare, în timp ce carcasele severe pot fi demontate pentru inspecție și reparare.

(3) În timpul funcționării motorului cu zgomot lagăr, este necesar să se acorde atenție modificărilor sunetului rulmentului. Atingând un capăt al șurubelniței de pe capacul rulmentului și celălalt capăt de pe ureche, se aud modificările interne ale sunetului motorului. Piese și defecte diferite au sunete diferite. Sunetul de „scârțâit” este cauzat de mișcarea neregulată a pistolului de rulare în interiorul rulmentului, care este legată de jocul rulmentului și de starea grăsimii lubrifiante. Sunetul de „foșnire” este un sunet de frecare a metalului, cauzat de obicei de lipsa uleiului în rulment din cauza uzurii. Rulmentul trebuie dezasamblat și lubrifiat cu unsoare etc.

2. Utilizați simțul mirosului pentru a analiza că motorul defect nu are miros în timpul funcționării normale. Dacă simțiți orice miros, este un semnal de defecțiune, cum ar fi mirosul de ars, care este emis de grătarul izolator și poate chiar fuma pe măsură ce temperatura motorului crește; Dacă există un miros de ulei ars, acesta se datorează în mare parte lipsei de ulei în rulment și mirosului cauzat de evaporarea uleiului și a gazului atunci când se apropie de starea de măcinare uscată.

3. Utilizați senzația tactilă pentru a verifica defecțiunile. Atingând carcasa televizorului cu mâna, puteți determina aproximativ temperatura. Dacă vă simțiți foarte fierbinte și valoarea temperaturii este ridicată când atingeți carcasa motorului cu mâna, ar trebui să verificați cauza, cum ar fi sarcina excesivă sau tensiunea ridicată, apoi remediați problema în funcție de cauză.