Kami memahami prinsip-prinsip pengoperasian motor listrik: kelebihan dan kekurangan dari berbagai jenis

Motor listrik adalah alat di mana energi listrik diubah menjadi energi mekanik. Prinsip tindakan mereka didasarkan pada fenomena induksi elektromagnetik.

Namun, cara di mana medan magnet berinteraksi, memaksa rotor mesin berputar, berbeda secara signifikan tergantung pada jenis tegangan suplai - bergantian atau konstan.

Perangkat dan prinsip pengoperasian motor DC

Prinsip operasi motor DC didasarkan pada efek mendorong seperti kutub magnet permanen dan menarik yang berlawanan. Prioritas penemuannya adalah milik insinyur Rusia B. S. Jacobi. Model industri pertama dari motor DC dibuat pada tahun 1838. Sejak itu, desainnya belum mengalami perubahan besar.

Pada motor DC berdaya rendah, salah satu magnetnya ada secara fisik. Itu terpasang langsung ke tubuh mesin. Yang kedua dibuat di belitan angker setelah menghubungkan sumber DC untuk itu. Untuk melakukan ini, gunakan perangkat khusus - unit kolektor-sikat. Kolektor itu sendiri adalah cincin konduktif yang dipasang pada poros motor. Ujung belitan angker terhubung dengannya.

Dalam mesin berdaya tinggi, magnet yang ada secara fisik tidak digunakan karena beratnya yang besar. Untuk menciptakan medan magnet stator yang konstan, beberapa batang logam digunakan, yang masing-masing memiliki gulungan konduktornya sendiri yang terhubung ke bus daya positif atau negatif. Kutub-kutub dengan nama yang sama dihubungkan secara seri satu sama lain.

Jumlah pasangan kutub pada rumah motor mungkin satu atau empat. Jumlah kuas kolektor pada angker kolektor harus sesuai.

Motor listrik bertenaga tinggi memiliki sejumlah trik konstruktif. Misalnya, setelah menyalakan mesin dan dengan perubahan beban di atasnya, simpul sikat kolektor digeser oleh sudut tertentu terhadap rotasi poros. Ini adalah bagaimana efek "reaksi angker" dikompensasi, yang mengarah ke pengereman poros dan mengurangi efisiensi mesin listrik.

Ada juga tiga skema untuk menghubungkan motor DC:

  • dengan eksitasi paralel;
  • konsisten;
  • campuran

Eksitasi paralel adalah ketika yang lain independen, biasanya disesuaikan (rheostat) dihidupkan sejajar dengan belitan angker.

Sequential - lilitan tambahan dihubungkan secara seri ke sirkuit power supply armature. Jenis koneksi ini digunakan untuk meningkatkan kekuatan rotasi mesin secara dramatis pada waktu yang tepat. Misalnya, saat memulai kereta api.

Motor DC memiliki kemampuan untuk menyesuaikan kecepatan rotasi dengan lancar, sehingga mereka digunakan sebagai traksi pada kendaraan listrik dan alat pengangkat.

Motor AC - apa bedanya?

Perangkat dan prinsip operasi motor AC untuk membuat torsi termasuk penggunaan medan magnet yang berputar. Penemunya adalah insinyur Rusia M. O. Dolivo-Dobrovolsky, yang pada tahun 1890 menciptakan desain industri pertama dari mesin dan merupakan pendiri teori dan teknologi arus bolak-balik tiga fase.

Medan magnet berputar terjadi pada gulungan stator tiga motor segera setelah mereka terhubung ke rangkaian tegangan suplai. Rotor motor listrik seperti itu dalam pertunjukan tradisional tidak memiliki gulungan dan, berbicara kasar, sepotong besi, sesuatu yang menyerupai roda tupai.

Medan magnet stator memprovokasi terjadinya arus di rotor, dan yang sangat besar, karena ini adalah struktur hubung singkat. Arus ini menyebabkan terjadinya medan angker sendiri, yang "interlock" dengan keringat magnetik vorteks stator dan menyebabkan poros motor berputar ke arah yang sama.

Prinsip operasi motor AC dengan rotor pendek-pendek tradisional memiliki arus awal yang sangat besar. Mungkin, banyak dari Anda memperhatikan ini - ketika menyalakan mesin lampu pijar mereka mengubah kecerahan cahaya. Oleh karena itu, dalam mesin listrik berkekuatan tinggi, digunakan rotor fase - tiga gulungan terhubung oleh "bintang" yang diletakkan di atasnya.

Gulungan angker tidak terhubung ke listrik, dan terhubung ke resistor awal dengan menggunakan unit kolektor-sikat. Proses pengaktifan pada mesin semacam itu terdiri dari koneksi ke jaringan suplai dan secara bertahap mengurangi hingga nol resistansi aktif dalam rangkaian armatur. Motor listrik menyala dengan lancar dan tanpa beban berlebih.

Fitur penggunaan motor asynchronous dalam sirkuit fase-tunggal

Terlepas dari kenyataan bahwa medan magnet berputar stator paling mudah diperoleh dari tegangan tiga fasa, prinsip pengoperasian motor listrik asinkron memungkinkannya bekerja dari jaringan rumah tangga fase tunggal, jika beberapa perubahan dilakukan pada desainnya.

Untuk melakukan ini, harus ada dua gulungan pada stator, salah satunya adalah "mulai". Arus di dalamnya digeser dalam fase oleh 90 ° karena masuknya beban reaktif di sirkuit. Paling sering digunakan untuk kapasitor ini.

Didukung dari stopkontak rumah tangga, Anda dapat dan motor tiga fase industri. Untuk melakukan ini, di dalam kotak terminalnya dua gulungan terhubung menjadi satu, dan sebuah kapasitor dinyalakan di sirkuit ini. Berdasarkan prinsip operasi motor listrik asinkron bertenaga dari sirkuit fase-tunggal, harus dicatat bahwa mereka memiliki efisiensi yang lebih rendah dan sangat sensitif terhadap beban berlebih.

Mesin kolektor Universal - prinsip operasi dan karakteristik

Dalam alat-alat listrik rumah tangga daya rendah, yang memerlukan arus awal yang rendah, torsi tinggi, kecepatan rotasi tinggi dan kemungkinan penyesuaian halus, yang disebut motor kolektor universal digunakan. Secara desain, mereka mirip dengan motor DC dengan eksitasi berurutan.

Dalam mesin seperti itu, medan magnet stator dihasilkan karena tegangan suplai. Hanya desain inti magnet telah sedikit dimodifikasi - itu tidak dilemparkan, tetapi dial, yang memungkinkan mengurangi pembalikan magnetisasi dan pemanasan oleh arus Foucault. Serangkaian induktansi yang terhubung ke sirkuit armature memungkinkan untuk mengubah arah medan magnet stator dan armatur ke arah yang sama dan dalam fase yang sama.

Sinkronisasi yang hampir lengkap dari medan magnet memungkinkan mesin untuk mendapatkan momentum bahkan dengan beban yang signifikan pada poros, yang diperlukan untuk operasi bor, palu putar, penyedot debu, mesin "Bulgarians" atau polisher.

Jika transformator yang dapat disesuaikan termasuk dalam rangkaian pasokan mesin seperti itu, maka frekuensi rotasinya dapat dengan mulus diubah. Namun arahnya, ketika dihidupkan dari sirkuit AC, tidak pernah bisa diubah.

Motor listrik memiliki efisiensi tertinggi (lebih dari 80%) dari semua perangkat yang dibuat oleh manusia. Penemuan mereka pada akhir abad ke-19 dapat dianggap sebagai lompatan peradaban kualitatif, karena tanpa mereka tidak mungkin untuk membayangkan kehidupan masyarakat modern berdasarkan teknologi tinggi, dan sesuatu yang lebih efektif belum ditemukan.

Perangkat dan prinsip operasi motor listrik

Motor listrik adalah perangkat listrik untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Saat ini, motor listrik banyak digunakan di industri untuk mengendarai berbagai mesin dan mekanisme. Di rumah tangga, mereka dipasang di mesin cuci, kulkas, juicer, pengolah makanan, kipas angin, pisau cukur listrik, dll. Motor listrik digerakkan, perangkat dan mekanisme yang terhubung dengannya.

Dalam artikel ini saya akan berbicara tentang jenis dan prinsip paling umum dari operasi motor listrik AC, yang banyak digunakan di garasi, di rumah tangga atau di bengkel.

Bagaimana cara kerja motor listrik

Mesin ini didasarkan pada efek yang ditemukan oleh Michael Faraday pada tahun 1821. Dia membuat penemuan bahwa dalam interaksi arus listrik di konduktor dan magnet, rotasi terus menerus dapat terjadi.

Jika bingkai ditempatkan dalam medan magnet vertikal dalam posisi seragam dan arus dilewatkan, maka medan elektromagnetik akan muncul di sekitar konduktor, yang akan berinteraksi dengan kutub magnet. Dari satu bingkai akan ditolak, dan yang lainnya tertarik.

Akibatnya, frame akan berubah ke posisi horizontal, di mana efek medan magnet pada konduktor akan menjadi nol. Agar rotasi berlanjut, Anda perlu menambahkan bingkai lain pada suatu sudut atau mengubah arah arus dalam bingkai pada saat yang tepat.

Pada gambar, ini dilakukan dengan bantuan dua setengah cincin, yang menghubungkan pelat kontak dari baterai. Akibatnya, setelah membuat setengah putaran, polaritas berubah dan rotasi berlanjut.

Dalam motor listrik modern, bukannya magnet permanen, kumparan induktor atau elektromagnet digunakan untuk menciptakan medan magnet. Jika Anda membongkar motor apa saja, maka Anda akan melihat gulungan kawat luka yang ditutupi dengan pernis isolasi. Koil ini adalah elektromagnet, atau seperti yang disebut gulungan eksitasi.

Dalam kehidupan sehari-hari, magnet permanen yang sama digunakan dalam mainan anak-anak pada baterai.

Di lain, mesin yang lebih kuat, hanya elektromagnet atau gulungan yang digunakan. Bagian yang berputar dengan mereka disebut rotor, dan bagian tetap adalah stator.

Jenis motor listrik

Saat ini, ada cukup banyak motor listrik dengan desain dan tipe yang berbeda. Mereka dapat dibagi berdasarkan jenis catu daya:

  1. AC didukung langsung dari listrik.
  2. DC, diberdayakan oleh baterai, baterai, catu daya atau sumber DC lainnya.

Menurut prinsip kerja:

  1. Sinkron, di mana ada belitan pada rotor dan mekanisme kuas untuk memasok mereka dengan arus listrik.
  2. Asynchronous, jenis motor yang paling mudah dan paling umum. Mereka tidak memiliki sikat dan gulungan pada rotor.

Motor sinkron berputar serentak dengan medan magnet yang berputar, dan dengan motor asinkron, rotor berputar lebih lambat daripada medan magnet berputar di stator.

Prinsip operasi dan perangkat motor asynchronous

Dalam kasus motor asinkron, gulungan stator ditumpuk (untuk 380 Volt akan ada 3), yang menciptakan medan magnet berputar. Ujung sambungan mereka ditampilkan pada blok terminal khusus. Gulungan didinginkan karena kipas dipasang pada poros di ujung motor listrik.

Rotor, yang integral dengan poros, terbuat dari batang logam, yang tertutup di antara mereka sendiri di kedua sisi, itulah mengapa disebut pendek-hubung.
Berkat desain ini, kebutuhan akan pemeliharaan berkala dan penggantian sikat pasokan yang berkala dihilangkan, keandalan, daya tahan dan keandalan dikalikan.

Sebagai aturan, penyebab utama kerusakan motor asynchronous adalah keausan bearing di mana poros berputar.

Prinsip operasi. Agar motor asinkron bekerja, perlu bahwa rotor berputar lebih lambat daripada medan elektromagnetik stator, sebagai akibat yang EMF diinduksi (arus listrik terjadi) di rotor. Di sini kondisi yang penting, jika rotor diputar pada kecepatan yang sama dengan medan magnet, maka di dalamnya, menurut hukum induksi elektromagnetik, tidak akan ada EMF dan, karenanya, tidak akan ada rotasi. Namun pada kenyataannya, karena gesekan pada bantalan atau beban pada poros, rotor akan selalu berputar lebih lambat.

Kutub magnet terus berputar di gulungan motor, dan arah arus di rotor terus berubah. Pada satu titik waktu, misalnya, arah arus dalam stator dan gulungan rotor digambarkan secara skematis dalam bentuk persilangan (arus mengalir dari kita) dan titik (arus mengalir ke kita). Medan magnet berputar digambarkan digambarkan oleh garis putus-putus.

Misalnya, cara kerja gergaji lingkaran. Omsetnya yang terbesar adalah tanpa beban. Tapi begitu kita mulai memotong papan, kecepatan rotasi menurun dan pada saat yang sama rotor mulai berputar lebih lambat sehubungan dengan medan elektromagnetik dan, menurut hukum teknik elektro, itu mulai menginduksi nilai EMF yang lebih besar. Arus yang dikonsumsi oleh motor tumbuh dan mulai bekerja dengan kekuatan penuh. Jika beban pada poros sangat besar sehingga warung, maka kerusakan pada rotor hubung singkat dapat terjadi karena nilai maksimum emf yang diinduksi di dalamnya. Itulah mengapa penting untuk memilih mesin, daya yang sesuai. Jika kita mengambil lebih banyak, maka konsumsi energi akan dibenarkan.

Kecepatan rotasi rotor tergantung pada jumlah kutub. Pada 2 kutub, kecepatan rotasi akan sama dengan kecepatan rotasi medan magnet, sama dengan maksimum 3000 putaran per detik pada frekuensi jaringan 50 Hz. Untuk mengurangi separuh kecepatan, perlu untuk menambah jumlah kutub dalam stator menjadi empat.

Kerugian yang signifikan dari motor asynchronous adalah bahwa mereka diumpankan untuk menyesuaikan kecepatan rotasi poros hanya dengan mengubah frekuensi arus listrik. Sehingga tidak mungkin untuk mencapai frekuensi rotasi poros yang konstan.

Prinsip operasi dan perangkat motor AC sinkron

Jenis motor listrik ini digunakan dalam kehidupan sehari-hari di mana kecepatan rotasi konstan diperlukan, kemungkinan penyesuaiannya, serta jika kecepatan rotasi lebih dari 3000 putaran per menit diperlukan (ini adalah maksimum untuk asynchronous).

Motor sinkron dipasang di alat listrik, penyedot debu, mesin cuci, dll.

Dalam kasus motor AC sinkron ada gulungan (3 dalam gambar), yang juga luka pada rotor atau jangkar (1). Lead mereka disolder ke sektor-sektor cincin kolektor atau kolektor (5), yang tegangannya diterapkan menggunakan sikat grafit (4). Pada kesimpulan apa yang terletak sehingga sikat selalu memasok tegangan hanya untuk satu pasang.

Kegagalan paling sering dari mesin kolektor adalah:

  1. Usang kontak buruk mereka karena melemahnya musim semi penjepit.
  2. Kontaminasi kolektor Bersihkan dengan alkohol atau amplas nol.
  3. Bantalan aus.

Prinsip operasi. Torsi dalam motor listrik dibuat sebagai hasil dari interaksi antara arus jangkar dan fluks magnetik dalam gulungan eksitasi. Dengan perubahan arah arus bolak-balik, arah fluks magnetik pada saat yang sama di perumahan dan jangkar juga akan berubah, sehingga rotasi akan selalu dalam satu arah.

Menyesuaikan kecepatan rotasi diubah dengan mengubah besarnya tegangan yang diberikan. Dalam latihan dan pembersih vakum, rheostat atau resistansi variabel digunakan.

Perubahan arah rotasi sama seperti untuk motor DC, yang akan saya bahas di artikel berikutnya.

Motor asynchronous - prinsip operasi dan perangkat

Pada tanggal 8 Maret 1889, ilmuwan dan insinyur Rusia terbesar Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky menemukan motor asinkron tiga fasa dengan rotor hubung singkat.

Motor asinkron tiga fase modern adalah konverter energi listrik menjadi energi mekanik. Karena kesederhanaannya, biaya rendah dan keandalan yang tinggi, motor induksi banyak digunakan. Mereka hadir di mana-mana, ini adalah jenis mesin yang paling umum, mereka menghasilkan 90% dari total jumlah mesin di dunia. Motor asynchronous benar-benar membuat revolusi teknis di seluruh industri global.

Popularitas besar motor asynchronous terkait dengan kesederhanaan operasi mereka, biaya rendah dan kehandalan.

Motor asinkron adalah mesin asinkron yang dirancang untuk mengubah energi listrik AC menjadi energi mekanik. Kata asynchronous itu sendiri tidak berarti secara bersamaan. Dalam hal ini, ini berarti bahwa dengan motor asynchronous kecepatan rotasi medan magnet stator selalu lebih besar daripada kecepatan rotor. Motor asynchronous beroperasi, seperti yang jelas dari definisi, dari jaringan AC.

Perangkat

Dalam gambar: 1 - poros, 2,6 - bantalan, 3,8 - bantalan perisai, 4 - kaki, 5 - casing kipas, 7 - kipas impeller, 9 - rotor tupai-rangkar, 10 - stator, 11 - kotak terminal.

Bagian utama motor induksi adalah stator (10) dan rotor (9).

Stator memiliki bentuk silinder, dan dirakit dari lembaran baja. Dalam slot stator inti ada gulungan stator, yang terbuat dari kawat berliku. Sumbu gulungan digeser dalam ruang relatif terhadap satu sama lain pada sudut 120 °. Tergantung pada tegangan yang disediakan, ujung belitan dihubungkan oleh segitiga atau bintang.

Rotor motor induksi terdiri dari dua jenis: rotor fase pendek dan fase.

Rotor pendek adalah inti terbuat dari lembaran baja. Aluminium cair dituangkan ke dalam alur inti ini, menghasilkan pembentukan batang yang hubung singkat dengan cincin ujung. Desain ini disebut "kandang tupai". Pada mesin berdaya tinggi, tembaga dapat digunakan sebagai pengganti aluminium. Sangkar tupai adalah rotor rotor sirkuit pendek, maka nama itu sendiri.

Rotor fase memiliki belitan tiga fase, yang praktis tidak berbeda dengan belitan stator. Dalam kebanyakan kasus, ujung gulungan fotor fase dihubungkan menjadi bintang, dan ujung bebas dipasok ke slip ring. Dengan bantuan sikat yang terhubung ke cincin, resistor tambahan dapat dimasukkan ke dalam sirkuit berliku rotor. Hal ini diperlukan agar dapat mengubah resistansi di sirkuit rotor, karena membantu mengurangi arus masuk yang besar. Baca lebih lanjut tentang rotor fase dapat ditemukan di artikel - motor asinkron dengan rotor fase.

Prinsip operasi

Ketika tegangan diterapkan pada belitan stator, fluks magnetik dibuat dalam setiap fase, yang bervariasi dengan frekuensi tegangan yang diberikan. Fluks magnetik ini bergeser relatif satu sama lain dengan 120 °, baik dalam waktu dan dalam ruang. Fluks magnetik yang dihasilkan berputar demikian.

Fluks magnetik yang dihasilkan dari stator berputar dan dengan demikian menciptakan gaya gerak listrik dalam konduktor rotor. Karena belitan rotor memiliki sirkuit listrik tertutup, arus muncul di dalamnya, yang pada gilirannya, berinteraksi dengan fluks magnetik stator, menciptakan torsi awal mesin, cenderung memutar rotor ke arah rotasi medan magnet stator. Ketika mencapai nilai, torsi pengereman dari rotor, dan kemudian melebihi itu, rotor mulai berputar. Ketika ini terjadi, yang disebut slip.

Slip s adalah kuantitas yang menunjukkan bagaimana frekuensi sinkron n1 medan magnet stator lebih besar dari kecepatan rotor n2, sebagai persentase.

Slip adalah kuantitas yang sangat penting. Pada waktu awal, itu sama dengan kesatuan, tetapi sejauh frekuensi rotasi n2 rotor perbedaan frekuensi relatif n1-n2 menjadi lebih kecil, sebagai akibat yang EMF dan arus dalam konduktor rotor menurun, yang mengarah pada penurunan torsi. Dalam mode siaga, ketika mesin berjalan tanpa beban pada poros, slip minimal, tetapi dengan peningkatan momen statis, itu akan meningkat menjadicr - slip kritis. Jika mesin melebihi nilai ini, yang disebut tipping mesin dapat terjadi, dan mengakibatkan operasinya tidak stabil. Nilai slip berkisar dari 0 hingga 1, untuk motor asinkron tujuan umum, itu dalam mode nominal - 1 - 8%.

Begitu keseimbangan antara momen elektromagnetik, menyebabkan rotasi rotor dan momen pengereman yang diciptakan oleh beban pada poros motor, proses perubahan nilai, akan berhenti.

Ternyata prinsip operasi motor asinkron terletak pada interaksi medan magnet berputar stator dan arus yang diinduksi oleh medan magnet ini di rotor. Selain itu, torsi dapat terjadi hanya jika ada perbedaan dalam frekuensi rotasi medan magnet.

Perangkat motor AC dan prinsip operasi

Kerja motor AC

Dari nama itu mengikuti bahwa fitur dari jenis motor listrik (ED) adalah bahwa mereka beroperasi pada arus bolak-balik. Jika pada arus searah partikel listrik hanya mengikuti satu arah, dan dapat mengubah intensitasnya pada titik waktu tertentu (beda potensial atau tegangan), maka arus bolak-balik memiliki karakteristik lain, seperti frekuensi, bentuk, dan durasi. Apa yang mempengaruhi desain dan prinsip pengoperasian motor AC. Dalam artikel ini kami akan menganalisis aspek-aspek utama dari pekerjaan pembalikan arus listrik

Klasifikasi motor AC dan prinsip operasi

Motor AC adalah perangkat listrik yang merupakan semacam konverter energi listrik, yang prinsipnya didasarkan pada gaya elektromagnetik Lorentz dan fenomena induksi elektromagnetik. Bertenaga AC. ED dan alternator sesuai dengan prinsip tindakan diklasifikasikan menjadi sinkron dan asinkron. Apa yang akan jelas penjelasan lebih lanjut yang ingin saya sampaikan tentang hal-hal berikut ini.

Fitur pembeda utama dari mesin listrik AC adalah bahwa energi listrik diubah menjadi energi mekanik atau sebaliknya, menggunakan interaksi medan magnet, salah satunya berputar, dinamis (dihasilkan ketika arus bolak-balik, dan bidang lain statis, konstan. menerima gerakan rotor, bidang bergerak harus berinteraksi dengan konstanta, yang menciptakan gerakan mekanis poros ED.

Prinsip umum pengoperasian mesin listrik asinkron adalah sebagai berikut. Tiga gulungan dililitkan pada stator ED, di mana tiga fasa terhubung. Dari rangkaian teknik elektro, kita tahu bahwa arus tiga fase adalah perubahan siklikal dalam besarnya arus dan tegangan mengalir lancar melalui sinusoid. Artinya, kekuatan maksimum mengalir lancar dari satu titik, berliku ke yang lain, jelas bahwa, pada saat yang sama, di sisi berlawanan dari sinusoid akan ada daya minimum. Jadi, ketika tegangan tiga fase diterapkan pada gulungan stator dari ED asynchronous, kita memiliki hasil medan magnet berputar yang frekuensinya sama dengan frekuensi jaringan catu daya, di Rusia adalah 50 Hz.

Kita tahu dari jalannya fisika dan teknik elektro umum bahwa ketika seorang konduktor bergerak ke medan magnet bolak-balik, beda potensial dihasilkan di ujungnya, dan jika ujungnya terhubung ke sirkuit mana pun, maka arus akan mengalir melaluinya, membentuk di sekitar dirinya sendiri medan magnetnya sendiri. Prinsip operasi ini terletak pada mesin listrik asinkron. Di dalamnya adalah rotor hubung singkat. Dalam medan magnet berputar, sebuah emf muncul di atasnya dan itu menciptakan medan magnetnya sendiri, yang dipukul mundur dari medan stator.

Motor asynchronous. Perangkat dan prinsip operasi

Pengoperasian motor asinkron didasarkan pada prinsip interaksi fisik medan magnet yang muncul di stator dengan arus yang dihasilkan medan ini dalam belitan rotor.

ED Synchronous tidak memiliki lag seperti itu. Di sana, bidang induktor seperti menempel ke bidang berputar armatur, yang mengarah ke operasi simultan dari kedua medan magnet. Jika dalam medan statis asynchronous adalah konsekuensi dari dinamika, dalam sinkron dalam arti tertentu, penyebab munculnya bidang berputar dan medan statis tidak bergantung satu sama lain, tetapi interaksinya memungkinkan pekerjaan dari alternating current ED.

Motor sinkron. Prinsip operasi

Motor sinkron adalah jenis motor listrik yang hanya beroperasi pada tegangan bolak-balik, dan kecepatan rotasi rotor bertepatan dengan frekuensi rotasi medan magnet. Itulah mengapa ia tetap konstan terlepas dari beban, karena rotor motor sinkron adalah elektromagnet biasa dan jumlah pasangan kutubnya bertepatan dengan jumlah pasangan kutub medan magnet yang berputar. Oleh karena itu, interaksi kutub ini memastikan keteguhan kecepatan sudut dengan mana rotor berubah.

Perangkat, prinsip kerja motor asynchronous

Motor asinkron adalah mesin AC. Kata "asynchronous" artinya tidak simultan. Dalam hal ini, ini berarti bahwa dalam motor asinkron frekuensi rotasi medan magnet berbeda dari frekuensi rotasi rotor. Bagian utama mesin adalah stator dan rotor, terpisah satu sama lain oleh celah udara yang seragam.

Fig.1. Motor Asynchronous

Stator adalah bagian tetap dari mesin (Gbr. 1, a). Untuk mengurangi kehilangan arus eddy, intinya dirakit dari lembaran baja listrik yang ditekan dengan ketebalan 0,35 - 0,5 mm, diisolasi satu sama lain oleh lapisan pernis. Berliku diletakkan di celah-celah sirkuit magnetik stator. Pada motor tiga fase, belitan adalah tiga fase. Fase belitan dapat dihubungkan dalam bintang atau segitiga, tergantung pada besarnya tegangan jaringan.

Rotor adalah bagian yang berputar dari mesin. Inti magnetik rotor adalah silinder yang terbuat dari lembaran baja listrik yang dicap (Gbr. 1, b. C). Dalam slot rotor ditempatkan berliku, tergantung pada jenis berliku, rotor motor asinkron dibagi menjadi hubung singkat dan fase (dengan cincin slip). Gulungan sirkuit pendek adalah batang tembaga atau aluminium yang tidak terinsulasi (Gbr. 1, d) yang terhubung ke ujung cincin dari bahan yang sama ("sangkar tupai").

Pada rotor fase (lihat Gambar 1, c) di celah-celah sirkuit magnetik ada belitan tiga fase, fase yang dihubungkan oleh bintang. Ujung bebas dari fase belitan terhubung ke tiga slip ring tembaga yang dipasang pada poros motor. Selip cincin diisolasi dari satu sama lain dan dari poros. Untuk cincin ditekan karbon atau sikat tembaga-grafit. Melalui cincin kontak dan kuas pada rotor berliku, Anda dapat menyalakan tiga fase mulai dan menyesuaikan rheostat.

Konversi energi listrik menjadi energi mekanik dalam motor asinkron dilakukan dengan cara medan magnet berputar. Medan magnet yang berputar adalah aliran konstan, berputar dalam ruang dengan kecepatan sudut konstan.

Kondisi yang diperlukan untuk eksitasi medan magnet yang berputar adalah:

- Pergeseran spasial dari sumbu kumparan stator,

- pergeseran waktu arus dalam gulungan stator.

Persyaratan pertama dipenuhi oleh lokasi yang tepat dari koil magnetizing pada inti magnetik stator. Sumbu fase belitan diimbangi dalam ruang dengan sudut 120º. Kondisi kedua dipastikan oleh pasokan ke kumparan stator dari sistem tegangan tiga fase.

Ketika motor dihidupkan dalam jaringan tiga fase, sistem arus frekuensi dan amplitudo yang sama dibentuk dalam belitan stator, perubahan periodik yang relatif terhadap satu sama lain dibuat dengan penundaan 1/3 dari periode tersebut.

Arus dari fase lilitan membuat medan magnet berputar relatif terhadap stator dengan frekuensi n1. rpm, yang disebut kecepatan mesin sinkron:

dimana f1 - frekuensi utama, Hz;

p adalah jumlah pasang kutub medan magnet.

Dengan frekuensi jaringan Hz arus standar, frekuensi rotasi medan sesuai dengan rumus (1) dan tergantung pada jumlah pasangan kutub memiliki nilai-nilai berikut:

Berputar, medan memotong konduktor berliku rotor, mendorong ggl di dalamnya. Ketika rotor berliku tertutup, EMF menyebabkan arus, ketika berinteraksi dengan medan magnet yang berputar, momen elektromagnetik berputar terjadi. Frekuensi rotasi rotor dalam mode motor dari mesin asinkron selalu kurang dari frekuensi rotasi lapangan, yaitu. rotor tertinggal di belakang bidang berputar. Hanya di bawah kondisi ini adalah EMF yang diinduksikan dalam konduktor rotor, arus mengalir dan torsi dibuat. Fenomena lag rotor dari medan magnet disebut slip. Tingkat lag rotor dari medan magnet ditandai dengan besarnya slip relatif

dimana n2 - kecepatan rotor, rpm

Untuk motor asynchronous, slip dapat bervariasi dari 1 (mulai) ke nilai mendekati 0 (idle).

185.154.22.117 © studopedia.ru bukan penulis materi yang diposting. Tetapi memberikan kemungkinan penggunaan gratis. Apakah ada pelanggaran hak cipta? Tulis kepada kami.

Perangkat motor AC

Motor listrik adalah mesin tenaga yang digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Klasifikasi umum membagi mereka dengan jenis arus suplai ke DC dan motor AC. Artikel di bawah ini membahas motor listrik dengan spesifikasi untuk arus bolak-balik, jenisnya, karakteristik dan keunggulannya yang khas.

Untuk informasi umum, kami merekomendasikan membaca artikel kami yang terpisah tentang prinsip-prinsip pengoperasian motor listrik.

Motor AC tipe industri

Prinsip konversi energi

Di antara motor listrik yang digunakan di semua industri dan peralatan rumah tangga, yang paling umum adalah motor AC. Mereka ditemukan di hampir setiap bidang kehidupan, mulai dari mainan anak-anak dan mesin cuci hingga mobil dan mesin produksi yang kuat.

Prinsip operasi semua motor listrik didasarkan pada hukum induksi elektromagnetik Faraday dan hukum Ampere. Yang pertama dari mereka menggambarkan situasi ketika kekuatan elektromotif dihasilkan pada konduktor tertutup yang terletak di medan magnet yang berubah. Dalam motor, bidang ini dibuat melalui gulungan stator melalui arus bolak arus. Di dalam stator (yang mewakili tubuh perangkat) adalah elemen yang bergerak dari mesin - rotor. Di atasnya, dan ada arus.

Rotasi rotor dijelaskan oleh hukum Ampere, yang menyatakan bahwa muatan listrik yang mengalir melalui konduktor di dalam medan magnet dipengaruhi oleh gaya yang menggerakkan mereka dalam bidang yang tegak lurus terhadap garis-garis gaya medan ini. Sederhananya, konduktor, yang dalam desain mesin adalah rotor, mulai berputar di sekitar porosnya, dan itu tetap pada poros, yang mekanisme kerja peralatan terhubung.

Jenis-jenis mesin dan perangkat mereka

Motor listrik AC memiliki perangkat yang berbeda, berkat yang dimungkinkan untuk membuat mesin dengan kecepatan rotor yang sama relatif terhadap medan magnet stator, dan mesin-mesin seperti di mana rotor tertinggal di belakang bidang berputar. Menurut prinsip ini, mesin ini dibagi menjadi jenis yang tepat: sinkron dan asinkron.

Asynchronous

Dasar dari desain motor asynchronous adalah sepasang bagian fungsional yang paling penting:

  1. Stator adalah blok bentuk silinder, terbuat dari lembaran baja dengan alur untuk memasang gulungan konduktif, sumbu yang disusun pada sudut 120 друга relatif satu sama lain. Kutub-kutub lilitan masuk ke kotak terminal, di mana mereka terhubung dengan cara yang berbeda, tergantung pada parameter motor yang diperlukan.
  2. Rotor. Dalam desain rotor motor listrik asynchronous dari dua jenis yang digunakan:
    • Hubung pendek. Disebut demikian karena terbuat dari beberapa batang aluminium atau tembaga, hubung pendek dengan cincin ujung. Desain ini, yang merupakan gulungan rotor arus, disebut "sangkar tupai" dalam mekanika elektrik.
    • Fase. Pada rotor jenis ini dipasang lilitan tiga fasa, serupa dengan belitan stator. Paling sering, ujung konduktornya pergi ke area terminal, di mana mereka dihubungkan oleh "bintang", dan ujung bebas terhubung ke cincin kontak. Rotor fase memungkinkan Anda untuk menambahkan resistor tambahan ke rangkaian berliku dengan bantuan sikat, memungkinkan Anda untuk mengubah resistensi untuk mengurangi arus awal.

Selain elemen utama motor listrik asinkron yang dijelaskan, desainnya juga mencakup kipas untuk mendinginkan gulungan, kotak terminal dan poros yang memancarkan rotasi yang dihasilkan ke mekanisme kerja peralatan, yang disediakan oleh motor ini.

Pengoperasian motor listrik asynchronous didasarkan pada hukum induksi elektromagnetik, yang menegaskan bahwa gaya gerak listrik dapat timbul hanya di bawah kondisi perbedaan dalam kecepatan rotasi rotor dan medan magnet stator. Jadi, jika kecepatan ini sama, emf tidak akan muncul, tetapi dampak pada poros faktor "penghambat" seperti beban dan gesekan bantalan selalu menciptakan kondisi yang cukup untuk operasi.

Sinkron

Desain motor listrik sinkron arus bolak agak berbeda dari perangkat analog asynchronous. Dalam mesin ini, rotor berputar di sekitar porosnya dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan rotasi medan magnet stator. Rotor atau jangkar perangkat ini juga dilengkapi dengan gulungan yang terhubung ke satu ujung satu sama lain, dan ke kolektor berputar ke yang lain. Bantalan kontak pada kolektor dipasang sehingga pada titik waktu tertentu dimungkinkan untuk memasok daya melalui sikat grafit ke hanya dua kontak yang berlawanan.

Prinsip operasi motor sinkron:

  1. Interaksi fluks magnetik dalam belitan stator dengan arus rotor terjadi torsi.
  2. Arah fluks magnetik berubah bersamaan dengan arah arus bolak-balik, dengan demikian mempertahankan rotasi poros output dalam satu arah.
  3. Pengaturan kecepatan yang diinginkan disesuaikan dengan menyesuaikan tegangan input. Paling sering, dalam peralatan berkecepatan tinggi, misalnya, perforator dan penyedot debu, fungsi ini dilakukan oleh rheostat.

Penyebab kegagalan paling umum dari motor listrik sinkron adalah:

  • memakai sikat grafit atau melemahnya pegas tekanan;
  • memakai bantalan poros;
  • polusi kolektor (dibersihkan dengan amplas atau alkohol).

Alternator Tiga Fase

Sejarah penemuan

Penemuan cara paling sederhana untuk mengubah energi dari listrik ke mekanik milik Michael Faraday. Pada tahun 1821, ilmuwan Inggris yang hebat ini melakukan eksperimen dengan sebuah konduktor yang dicelupkan ke dalam sebuah bejana dengan merkuri, di bagian bawahnya terdapat magnet permanen. Setelah mengaplikasikan listrik ke konduktor, ia mulai bergerak, berputar sesuai dengan garis medan magnet. Saat ini, pengalaman ini sering dilakukan dalam pelajaran fisika, mengganti merkuri dengan air asin.

Studi lebih lanjut tentang masalah ini menyebabkan penciptaan Peter Barlow pada tahun 1824 dari mesin unipolar, yang disebut Barlow Wheel. Desainnya mencakup dua roda gigi yang terbuat dari tembaga, terletak di sumbu yang sama antara magnet permanen. Setelah menerapkan arus ke roda, sebagai akibat dari interaksinya dengan medan magnet, roda mulai berputar. Selama percobaan, ilmuwan menemukan bahwa arah rotasi dapat diubah dengan mengubah polaritas (permutasi magnet atau kontak). Aplikasi praktis dari "Barlow Wheel", tetapi memainkan peran penting dalam studi tentang interaksi medan magnet dan konduktor bermuatan.

Sampel kerja pertama perangkat, yang menjadi nenek moyang mesin modern, diciptakan oleh fisikawan Rusia Boris Semenovich Jacobi pada tahun 1834. Prinsip menggunakan rotor berputar dalam medan magnet, ditunjukkan dalam penemuan ini, hampir tidak berubah diterapkan oleh motor DC modern.

Tetapi penciptaan mesin pertama dengan prinsip operasi asynchronous milik dua ilmuwan sekaligus - Nikola Tesla dan Galileo Ferraris, yang, dengan kebetulan yang beruntung, menunjukkan penemuan mereka dalam satu tahun (1888). Beberapa tahun kemudian, motor AC dua fase tanpa sikat yang dibuat oleh Nikola Tesla sudah digunakan di beberapa pembangkit listrik. Pada tahun 1889, insinyur listrik Rusia Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky meningkatkan penemuan Tesla untuk bekerja dalam jaringan tiga-fase, berkat yang ia mampu menciptakan motor AC asinkron pertama dengan kapasitas lebih dari 100 watt. Dia juga termasuk penemuan metode yang digunakan untuk menghubungkan fase-fase dalam motor listrik tiga fase: "bintang" dan "segitiga", resistor awal dan transformator fase-tiga.

Sistem AC diusulkan oleh Westinghouse

Koneksi ke sumber daya fase tunggal dan tiga fase

Menurut jenis jaringan catu daya, motor AC diklasifikasikan menjadi fase tunggal dan tiga.

Menghubungkan motor fase tunggal asinkron membuatnya sangat mudah - untuk melakukan ini, cukup untuk menghubungkan fase dan kabel netral dari jaringan fase tunggal 220V ke dua output pada perumahan. Motor sinkron juga dapat dihidupkan dari jenis jaringan ini, tetapi hubungannya sedikit lebih rumit - perlu untuk menghubungkan gulungan rotor dan stator sehingga kontak magnetizing kutub satu mereka terletak berhadapan satu sama lain.

Menghubungkan ke jaringan tiga fase sedikit lebih rumit. Pertama-tama, harus dicatat bahwa kotak terminal berisi 6 terminal - sepasang untuk masing-masing dari tiga gulungan. Kedua, memungkinkan untuk menggunakan salah satu dari dua metode koneksi ("bintang" dan "segitiga"). Koneksi yang salah dapat menyebabkan kerusakan mesin karena melelehnya gulungan stator.

Perbedaan fungsional utama antara "bintang" dan "segitiga" adalah konsumsi daya yang berbeda, yang dilakukan untuk memungkinkan mesin diubah menjadi jaringan tiga fase dengan tegangan garis yang berbeda - 380V atau 660V. Dalam kasus pertama, gulungan harus dihubungkan sesuai dengan skema "segitiga", dan yang kedua - "bintang". Aturan inklusi seperti itu memungkinkan dalam kedua kasus untuk memiliki tegangan 380V pada gulungan setiap fase.

Pada panel koneksi, pin berliku diposisikan sehingga jumper yang digunakan untuk menyalakan tidak saling silang. Jika kotak terminal mesin hanya berisi tiga klip, maka ia dirancang untuk beroperasi dari tegangan tunggal, yang ditentukan dalam dokumentasi teknis, dan gulungannya saling berhubungan di dalam perangkat.

Keuntungan dan kerugian dari motor listrik AC

Saat ini, di antara semua motor listrik, perangkat untuk arus bolak-balik menempati posisi terdepan dalam hal penggunaan di pembangkit listrik. Mereka memiliki biaya rendah, mudah untuk mempertahankan desain dan efisiensi minimal 90%. Selain itu, perangkat mereka memungkinkan Anda untuk dengan mulus mengubah kecepatan rotasi, tanpa menggunakan peralatan tambahan seperti gearbox.

Kerugian utama motor AC dengan prinsip operasi asynchronous adalah kenyataan bahwa dimungkinkan untuk menyesuaikan kecepatan poros hanya dengan mengubah frekuensi input arus. Tidak mungkin untuk mencapai kecepatan rotasi konstan, dan juga mengurangi daya. Motor listrik asinkron dikarakteristikan oleh arus awal yang tinggi, tetapi torsi awal yang rendah. Untuk memperbaiki kekurangan ini, drive frekuensi digunakan, tetapi harganya bertentangan dengan salah satu keuntungan utama dari mesin ini - biaya rendah.

Titik lemah motor sinkron adalah strukturnya yang rumit. Sikat grafit cepat gagal di bawah beban, dan juga kehilangan kontak ketat dengan kolektor karena melemahnya pegas tekanan. Selain itu, mesin ini, serta rekan-rekan asynchronous, tidak dilindungi terhadap keausan bantalan poros. Kerugiannya juga termasuk start-up yang lebih kompleks, kebutuhan akan sumber arus konstan, dan hanya penyesuaian frekuensi dari kecepatan.

Aplikasi

Saat ini, motor listrik dengan spesifikasi untuk arus bolak-balik adalah umum di semua bidang industri dan mata pencaharian. Di pembangkit listrik, mereka dipasang sebagai generator, yang digunakan dalam peralatan produksi, otomotif dan bahkan peralatan rumah tangga. Hari ini, di setiap rumah Anda dapat menemukan setidaknya satu perangkat dengan motor listrik AC, misalnya, mesin cuci. Alasan untuk popularitas besar adalah fleksibilitas, daya tahan dan kemudahan perawatan.

Di antara mesin listrik asinkron, perangkat dengan spesifikasi tiga fase adalah yang paling umum. Mereka adalah pilihan terbaik untuk digunakan dalam banyak unit daya, generator dan instalasi daya tinggi, yang karyanya terkait dengan kebutuhan untuk mengontrol kecepatan rotasi poros.

Bagaimana cara kerja motor dc?

Pembaca terkasih saya, kami mulai menganalisis tema tabel pesanan Agustus (Tuhan saya, seberapa cepat waktu berlalu!). Topik hari ini mungkin sedikit menarik bagi siapa pun, tetapi jika ada yang tertarik, itu akan sangat menguntungkan mereka. Dengarkan trudnopisaka: Tolong tulis dengan jelas tentang perangkat motor DC. Hal ini dimungkinkan oleh contoh salah satu tipe. Memang, di satu sisi, prinsip operasi sangat sederhana, dan di sisi lain, jika salah satu motor listrik dibongkar, maka ada banyak detail, yang tujuannya tidak jelas. Dan di situs di awal hasil pencarian hanya ada nama detail ini, paling banter. Saya berencana dengan anak-anak untuk memasang motor listrik sederhana sehingga membantu mereka dalam memahami teknologi dan mereka tidak takut untuk menguasainya.

Tahap pertama pengembangan motor listrik (1821-1832) berhubungan erat dengan penciptaan instrumen fisik untuk demonstrasi konversi energi listrik secara terus menerus menjadi energi mekanik.

Pada 1821, M. Faraday, mengeksplorasi interaksi konduktor dengan arus dan magnet, menunjukkan bahwa arus listrik menyebabkan konduktor berputar di sekitar magnet atau memutar magnet di sekitar konduktor. Pengalaman Faraday menegaskan kemungkinan mendasar untuk membangun motor listrik.

Untuk tahap kedua pengembangan motor listrik (1833-1860), desain dengan gerakan rotasi armatur adalah karakteristik.

Thomas Davenport, seorang pandai besi Amerika, penemu, pada tahun 1833 merancang motor listrik DC putar pertama, menciptakan model kereta yang dikemudikan olehnya. Pada tahun 1837, ia menerima paten untuk mesin elektromagnetik.

Pada 1834, B. S. Jacobi menciptakan motor listrik DC pertama di dunia di mana ia menerapkan prinsip rotasi langsung dari bagian yang bergerak dari mesin. Pada 13 September 1838, sebuah perahu dengan 12 penumpang berlayar melintasi Neva melawan arus dengan kecepatan sekitar 3 km / jam. Perahu itu dilengkapi dengan roda dengan pisau. Roda didorong oleh motor listrik yang menerima arus dari baterai sel elektroplating 320. Jadi untuk pertama kalinya sebuah motor listrik muncul di kapal.

Tes berbagai desain motor listrik memimpin B. S. Jacobi dan peneliti lain untuk kesimpulan berikut:

  • perluasan penggunaan motor listrik secara langsung tergantung pada pengurangan biaya energi listrik, yaitu pada penciptaan generator yang lebih ekonomis daripada sel galvanik;
  • motor listrik harus memiliki dimensi sekecil mungkin, daya tinggi dan efisiensi tinggi;
  • tahap dalam pengembangan motor listrik yang terkait dengan pengembangan struktur dengan cincin jangkar kutub implisit dan torsi hampir konstan.

Tahap ketiga pengembangan motor listrik dicirikan oleh penemuan dan penggunaan industri prinsip eksitasi-diri, dalam kaitannya dengan prinsip reversibilitas mesin listrik akhirnya direalisasikan dan diformulasikan. Pasokan listrik motor listrik mulai dihasilkan dari sumber energi listrik yang lebih murah - generator elektromagnetik DC.

Pada tahun 1886, motor DC memperoleh fitur utama dari desain modern. Di masa depan, dia semakin membaik.

Saat ini, sulit membayangkan kehidupan manusia tanpa motor listrik. Ini digunakan di kereta api, bus troli, trem. Di pabrik dan pabrik adalah mesin listrik yang kuat. Penggiling daging listrik, pengolah makanan, penggiling kopi, pembersih vakum - semua ini digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan dilengkapi dengan motor listrik.

Sebagian besar mobil listrik beroperasi berdasarkan prinsip tolakan dan daya tarik magnetik. Jika kawat ditempatkan di antara kutub utara dan kutub selatan dan arus dilewatkan, magnet itu akan terdorong keluar. Bagaimana ini mungkin? Faktanya adalah bahwa melewati sebuah konduktor, arus membentuk medan magnet melingkar di sekitar dirinya sepanjang seluruh kawat. Arah bidang ini ditentukan oleh gimlet aturan (sekrup).

Ketika bidang lingkaran konduktor berinteraksi dengan medan magnet seragam, medan magnet antara kutub di satu sisi melemah dan di sisi lain meningkat. Artinya, medium menjadi elastis dan gaya yang dihasilkan mendorong kawat keluar dari medan magnet pada sudut 90 derajat dalam arah yang ditentukan oleh aturan tangan kiri (aturan tangan kanan digunakan untuk generator, dan aturan tangan kiri hanya cocok untuk motor). Gaya ini disebut ampere dan nilainya ditentukan oleh hukum Ampere F = BхIхL, di mana B adalah nilai induksi medan magnet; Saya adalah arus yang beredar di konduktor; L adalah panjang kabelnya.

Fenomena ini digunakan sebagai prinsip dasar pengoperasian motor listrik pertama, prinsip yang sama masih digunakan hingga saat ini. Pada motor DC berdaya rendah, magnet permanen digunakan untuk menciptakan medan magnet permanen. Dalam motor listrik menengah dan daya tinggi, medan magnet seragam dibuat menggunakan gulungan atau induktor eksitasi.

Pertimbangkan prinsip menciptakan gerakan mekanis menggunakan listrik secara lebih rinci. Ilustrasi dinamis menunjukkan motor listrik yang paling sederhana. Dalam medan magnet yang seragam, kita secara vertikal memposisikan rangka kawat dan melewatkan arus melaluinya. Apa yang terjadi Bingkai berputar dan dengan gerakan inersia selama beberapa waktu hingga mencapai posisi horizontal. Posisi netral ini - titik mati - adalah tempat di mana efek medan pada konduktor dengan arus adalah nol. Agar gerakan berlanjut, Anda perlu menambahkan setidaknya satu bingkai lagi dan memastikan beralih arah arus dalam bingkai pada waktu yang tepat. Pada video pelatihan di bagian bawah halaman, proses ini jelas terlihat.

Motor DC modern bukan satu frame memiliki jangkar dengan banyak konduktor yang diletakkan di alur, dan bukannya magnet tapal kuda permanen yang memiliki stator dengan gulungan eksitasi dengan dua atau lebih kutub. Angka tersebut menunjukkan motor listrik bipolar di bagian. Prinsip operasinya adalah sebagai berikut. Jika kabel bergerak "dari kami" (ditandai dengan salib) melewati kawat bagian atas armatur dan "menuju kami" (ditandai dengan titik) di bagian bawah, kemudian menurut aturan tangan kiri, konduktor atas akan terdorong keluar dari medan magnet stator ke kiri, dan konduktor yang lebih rendah setengah jangkar pada prinsip yang sama akan didorong ke kanan. Karena kawat tembaga diletakkan di celah-celah armatur, maka seluruh kekuatan dampak akan ditransmisikan ke sana, dan itu akan berubah. Kemudian Anda dapat melihat bahwa ketika konduktor dengan arah saat ini "dari kami" berbalik dan menjadi melawan kutub selatan yang dibuat oleh stator, itu akan diperas ke sisi kiri, dan pengereman akan terjadi. Untuk menghindari ini, Anda perlu mengubah arah arus pada kabel ke arah berlawanan, segera setelah garis netral dilewati. Hal ini dilakukan dengan bantuan seorang kolektor - saklar khusus yang mengubah gulungan angker dengan skema umum motor listrik.

Dengan demikian, belitan armature mentransfer torsi ke poros motor, yang pada gilirannya mendorong mekanisme kerja dari peralatan apa pun, seperti misalnya, mesin rantai-link. Meskipun dalam kasus ini motor AC asinkron digunakan, prinsip dasar dari operasinya identik dengan prinsip operasi motor DC - itu adalah pengeluaran konduktor dengan arus dari medan magnet. Hanya motor listrik asinkron yang memiliki medan magnet berputar, dan motor arus searah memiliki medan statis.

Secara struktural, semua motor listrik DC terdiri dari induktor dan jangkar, dipisahkan oleh celah udara.

Induktor (stator) dari motor DC digunakan untuk membuat medan magnet stasioner dari mesin dan terdiri dari bingkai, tiang utama dan tambahan. Tempat tidur berfungsi untuk mengencangkan kutub utama dan tambahan dan merupakan elemen dari sirkuit magnetik mesin. Pada kutub utama adalah gulungan eksitasi, yang dirancang untuk menciptakan medan magnet mesin, pada kutub tambahan - belitan khusus, yang berfungsi untuk meningkatkan kondisi switching.

Jangkar motor DC terdiri dari sistem magnetik yang dirakit dari lembaran individual, lilitan kerja yang dipasang ke dalam alur, dan kolektor yang digunakan untuk memasok arus DC ke belitan kerja.

Kolektor adalah silinder yang dipasang pada poros motor dan dipilih dari pelat tembaga yang terisolasi satu sama lain. Pada kolektor ada tonjolan yang menonjol di mana ujung bagian berliku angker disolder. Arus dikeluarkan dari kolektor dengan menggunakan kuas yang menyediakan kontak geser dengan kolektor. Kuas dipasangkan pada pegangan sikat, yang menahannya pada posisi tertentu dan memberikan penekanan kuas pada permukaan kolektor. Sikat dan pegangan sikat dipasang pada lintasan yang terhubung ke rumah motor.

Mesin kolektor sangat bagus. Dia sangat mudah dan fleksibel diatur. Anda bisa meningkatkan kecepatan, menurunkan karakteristik mekanis hard, saat ia memegang bang. Ketergantungan adalah langsung. Nah, dongeng, bukan motor. Jika bukan karena satu lalat di salep di semua makanan lezat ini - seorang kolektor.

Ini adalah node yang kompleks, mahal, dan sangat tidak dapat diandalkan. Berkilau, mengganggu, tersumbat dengan debu konduktif dari sikat. Dan dengan beban besar bisa berkedip, membentuk api melingkar dan kemudian segalanya, kapets engine. Pendek semua busur dengan erat.

Tapi apa itu kolektor secara umum? Untuk apa dia dibutuhkan? Saya katakan di atas bahwa kolektor adalah inverter mekanis. Tugasnya adalah mengganti tegangan jangkar ke depan dan belakang, menggantikan gulungan di bawah aliran.

Kolektor dalam mesin listrik bertindak sebagai penyearah arus bolak-balik ke arus searah (dalam generator) dan peran saklar otomatis arah arus dalam konduktor angker berputar (dalam motor).

Ketika medan magnet dilintasi oleh hanya dua konduktor yang membentuk suatu bingkai, kolektor akan menjadi satu cincin, dipotong menjadi dua bagian, yang terisolasi satu dari yang lain. Dalam kasus umum, setiap setengah lingkaran disebut pelat pengumpul.

Awal dan akhir frame dilampirkan masing-masing ke pelat pengumpul sendiri. Sikat diatur sedemikian rupa sehingga salah satu dari mereka selalu terhubung ke konduktor, yang akan bergerak di kutub utara, dan yang lain ke konduktor, yang akan bergerak di kutub selatan.

Fig. 2. Kolektor gambar yang disederhanakan

Fig. 3. Memperbaiki AC Menggunakan Kolektor

Biarkan bingkai berputar searah jarum jam. Pada saat ketika frame berputar mengambil posisi yang ditunjukkan pada Gambar. 3, Dan, arus terbesar akan diinduksi dalam konduktornya, sebagai konduktor melintasi garis medan magnet yang bergerak tegak lurus terhadap mereka.

Arus induksi dari konduktor B yang terhubung ke pelat pengumpul 2 akan mengalir ke sikat 4 dan, setelah melewati sirkuit eksternal, melalui sikat 3 akan kembali ke konduktor A. Dalam kasus ini, sikat yang tepat akan menjadi positif dan yang kiri akan negatif.

Rotasi lebih lanjut dari frame (posisi B) akan kembali menginduksi arus pada kedua konduktor; Namun, arah arus dalam konduktor akan berlawanan dengan yang ada pada posisi A. Saat pelat kolektor menyatu dengan konduktor, sikat 4 akan mengirimkan lagi arus listrik ke sirkuit eksternal, dan sikat 3 akan mengembalikan arus ke rangka.

Oleh karena itu, meskipun perubahan arah arus di konduktor berputar sendiri, karena switching yang dilakukan oleh kolektor, arah arus di sirkuit eksternal tidak berubah.

Pada saat berikutnya (posisi D), ketika frame akan kembali mengambil posisi pada garis netral, di konduktor dan, oleh karena itu, di sirkuit eksternal tidak akan ada arus lagi.

Pada titik waktu berikutnya, siklus gerakan yang dipertimbangkan akan diulangi dalam urutan yang sama. Dengan demikian, arah arah induksi arus di sirkuit eksternal karena kolektor akan selalu tetap sama, dan dengan itu polaritas kuas akan tetap.

Rakitan sikat diperlukan untuk memasok listrik ke kumparan pada rotor berputar dan untuk mengubah arus dalam gulungan rotor. Kuas adalah kontak tetap (biasanya grafit atau grafit tembaga). Sikat dengan frekuensi tinggi membuka dan menutup kontak plat dari kolektor rotor. Sebagai akibatnya, selama pengoperasian motor DC, transien terjadi pada gulungan rotor. Proses-proses ini menyebabkan memicu pada kolektor, yang secara signifikan mengurangi keandalan motor DC. Berbagai metode digunakan untuk mengurangi busur, yang utamanya adalah pemasangan tiang tambahan. Pada arus yang tinggi, proses transien yang kuat muncul di rotor motor DC, sebagai hasilnya, lengkung dapat secara konstan menutupi semua pelat pengumpul, terlepas dari posisi kuas. Fenomena ini disebut ring collector atau "all-round light". Ring sparking berbahaya karena pada saat yang sama semua pelat kolektor terbakar habis dan umur layanannya berkurang secara signifikan. Secara visual, percikan cincin muncul sebagai cincin bercahaya di dekat kolektor. Efek dari pengkoleksi cincin percikan tidak valid. Saat mendesain drive, batas yang tepat ditetapkan pada momen maksimum (dan karenanya arus di rotor) yang dikembangkan oleh mesin. Desain mesin dapat memiliki satu atau beberapa node brush-collector.

Dan pekarangannya sudah abad ke-21 dan semikonduktor yang murah dan kuat sekarang ada di setiap belokan. Jadi mengapa kita memerlukan inverter mekanis jika kita membuatnya elektronik? Benar, tidak perlu! Jadi kita mengambil dan mengganti kolektor dengan saklar daya, dan juga menambahkan sensor posisi rotor untuk mengetahui kapan harus mengganti gulungan.

Dan untuk meningkatkan kenyamanan, kita mengubah mesin ke dalam - jauh lebih mudah untuk memutar magnet atau lilitan eksitasi sederhana daripada jangkar dengan semua pengkhianatan di atas kapal. Dalam hal ini, baik magnet permanen yang kuat, atau gulungan berulir dari cincin kontak, bertindak sebagai rotor. Apa yang meskipun terlihat seperti seorang kolektor, tetapi bukan sebagai contoh itu lebih dapat diandalkan.

Dan kita dapatkan apa? Benar Motor DC Brushless alias BLDC. Semua karakteristik nyashnye dan nyaman yang sama dari DPT, tetapi tanpa kolektor jahat ini. Dan jangan membingungkan BLDC dengan motor sinkron. Ini adalah mesin yang benar-benar berbeda dan prinsip operasi dan kontrol yang berbeda, meskipun secara struktural mereka sangat serupa dan sinkronisasi yang sama mungkin bekerja sebagai BLDC, hanya menambahkan sensor dan sistem kontrol untuk itu. Tapi itu cerita lain. DI SINI DI SINI Anda dapat membaca tentang hal itu lebih detail.

Melanjutkan tema motor DC, harus dicatat bahwa prinsip operasi motor listrik didasarkan pada pembalik arus searah di sirkuit angker sehingga tidak ada pengereman dan rotasi rotor dipertahankan pada ritme yang konstan. Jika Anda mengubah arah arus dalam gulungan eksitasi stator, maka, sesuai dengan aturan dari tangan kiri, arah rotasi rotor akan berubah. Hal yang sama akan terjadi jika kita mengubah kontak sikat yang memasok daya dari sumber ke jangkar yang berliku. Tetapi jika Anda mengubah "+" "-" dan di sana dan di sana, maka arah rotasi poros tidak akan berubah. Oleh karena itu, pada prinsipnya, arus bolak-balik dapat digunakan untuk menyalakan motor seperti itu, karena arus dalam induktor dan angker akan berubah secara bersamaan. Dalam praktiknya, perangkat semacam itu jarang digunakan.

Saya pikir banyak dari Anda yang bereksperimen dengan mesin mungkin telah memperhatikan bahwa mereka memiliki arus awal yang jelas ketika motor di awal dapat menyentak jarum ammeter, misalnya, ke ampere, dan setelah percepatan, arus turun menjadi sekitar 200 mA.

Kenapa ini terjadi? Ini berfungsi sebagai penghitung emf. Ketika mesin berdiri, arus yang dapat melewatinya hanya bergantung pada dua parameter - tegangan suplai dan tahanan dari belitan angker. Jadi arus pembatas yang dapat dikembangkan oleh mesin dan rangkaian yang harus dihitung mudah dipelajari. Ini cukup untuk mengukur hambatan dari motor berliku dan membagi tegangan suplai dengan nilai ini. Hanya dengan hukum Ohm. Ini akan menjadi arus awal maksimum.

Tetapi ketika akselerasi dimulai, sesuatu yang lucu dimulai, gerakan berliku bergerak melintasi medan magnet stator dan sebuah emf diinduksi di dalamnya, seperti dalam generator, tetapi diarahkan berlawanan dengan yang memutar mesin. Akibatnya, arus yang melalui jangkar menurun tajam, semakin tinggi kecepatannya.

Dan jika mesin juga dipelintir di sepanjang jalan, maka penghitung-emf akan lebih tinggi dari catu daya dan mesin akan mulai memompa energi ke dalam sistem, menjadi generator.

Adapun sirkuit listrik mesin, ada beberapa dari mereka dan mereka ditunjukkan pada gambar. Ketika gulungan terhubung secara paralel, belitan angker terbuat dari sejumlah besar belitan kawat tipis. Dengan koneksi seperti itu, arus yang beralih komutator akan jauh lebih sedikit karena resistansi besar dan pelat tidak akan kuat terbakar dan terbakar. Jika Anda membuat sambungan serial lilitan induktor dan armatur, maka belitan induktor dibuat dari kawat berdiameter lebih besar dengan jumlah lilitan yang lebih kecil, karena seluruh arus jangkar diarahkan melalui gulungan stator. Dengan manipulasi seperti itu dengan perubahan proporsional dalam nilai saat ini dan jumlah putaran, gaya magnetisasi tetap konstan, dan karakteristik kualitas perangkat menjadi lebih baik.

Hari ini, motor DC sedikit digunakan dalam produksi. Di antara kekurangan-kekurangan dari jenis mesin listrik ini, seseorang dapat menyebutkan keausan cepat unit sikat-kolektor. Keuntungan - karakteristik start-up yang baik, penyesuaian frekuensi dan arah rotasi yang mudah, kemudahan perangkat dan kontrol.

Saat ini, motor DC eksitasi independen, yang dikendalikan oleh konverter thyristor, digunakan dalam penggerak listrik industri. Drive ini menyediakan kontrol kecepatan dalam jangkauan yang luas. Pengaturan kecepatan turun dari nominal dilakukan dengan mengubah tegangan pada jangkar, dan naik dengan memperlemah aliran eksitasi. Keterbatasan pada kekuatan dan kecepatan adalah karena sifat dari motor yang digunakan, bukan perangkat semikonduktor. Thyristor dapat dihubungkan secara seri atau paralel jika mereka tidak cukup tinggi. kelas untuk tegangan atau arus. Arus jangkar dan torsi dibatasi oleh kapasitas motor yang berlebihan dengan pemanasan.

Prinsip operasi:

Merakit motor DC RINCIAN:

Anda Sukai Tentang Listrik

Industri kabel modern memiliki berbagai macam kabel yang berbeda. Dan setiap jenis kawat dirancang untuk menyelesaikan berbagai tugas spesifik.Dengan menghubungi kabel di situs Anda sendiri atau di apartemen Anda sendiri, Anda dapat segera menyadari bahwa kabel dan kabel yang digunakan dalam instalasi kebanyakan terbuat dari tembaga, lebih jarang aluminium.