Elektromotory jsou pohonné stroje, které se používají k přeměně elektrické energie na mechanickou energii. Obecná klasifikace je rozděluje podle typu napájecího proudu na stejnosměrné a střídavé motory. Níže uvedený článek pojednává o elektromotorech se specifikací pro střídavý proud, jejich typech, charakteristických vlastnostech a výhodách.

Střídavý motor průmyslového typu

Princip přeměny energie

Mezi elektromotory používanými ve všech průmyslových odvětvích a domácích elektrických spotřebičích jsou nejběžnější střídavé motory. Nacházejí se téměř ve všech oblastech života – od dětských hraček a praček až po auta a výkonné výrobní stroje.

Princip činnosti všech elektromotorů vychází z Faradayova zákona elektromagnetické indukce a Ampérova zákona. První z nich popisuje situaci, kdy na uzavřeném vodiči umístěném v měnícím se magnetickém poli vzniká elektromotorická síla. U motorů je toto pole vytvářeno prostřednictvím statorových vinutí, kterými protéká střídavý proud. Uvnitř statoru (což je tělo zařízení) se nachází pohyblivý prvek motoru - rotor. Je na něm proud.

Rotaci rotoru vysvětluje Ampérův zákon, který říká, že na elektrické náboje proudící vodičem uvnitř magnetického pole působí síla, která je pohybuje v rovině kolmé na siločáry tohoto pole. Jednoduše řečeno, vodič, který je v konstrukci motoru rotorem, se začne otáčet kolem své osy a je upevněn na hřídeli, ke které jsou připojeny pracovní mechanismy zařízení.

Typy motorů a jejich zařízení

Střídavé elektromotory mají jiné zařízení, díky kterému lze vytvářet stroje se stejnou rychlostí rotoru vůči magnetickému poli statoru a takové stroje, kde rotor "zaostává" za točivým polem. Podle tohoto principu se tyto motory dělí na odpovídající typy: synchronní a asynchronní.

Asynchronní

Základem konstrukce asynchronního elektromotoru je několik důležitých funkčních částí:

1. Stator je válcový blok vyrobený z ocelových plechů s drážkami pro uložení vinutí s proudem, jejichž osy jsou vůči sobě umístěny pod úhlem 120˚. Póly vinutí jdou do svorkovnice, kde se různě spojují v závislosti na požadovaných parametrech elektromotoru.
2. Rotor. Při konstrukci asynchronních elektromotorů se používají dva typy rotorů:
   • Zkratovaný. Nazývá se tak, protože je vyroben z několika hliníkových nebo měděných tyčí, zkratovaných koncovými kroužky. Tento design, který je proudem nesoucím vinutí rotoru, se v elektromechanice nazývá „klec na veverku“.
   • Fáze. Na rotorech tohoto typu je instalováno třífázové vinutí, podobné vinutí statoru. Nejčastěji konce jeho vodičů jdou do svorkovnice, kde jsou spojeny „hvězdou“ a volné konce jsou připojeny ke sběracím kroužkům. Fázový rotor umožňuje pomocí kartáčů přidat do obvodu vinutí přídavný rezistor, který umožňuje měnit odpor pro snížení zapínacích proudů.

Jeho konstrukce obsahuje kromě popsaných klíčových prvků asynchronního elektromotoru také ventilátor pro chlazení vinutí, svorkovnici a hřídel přenášející generovanou rotaci na pracovní mechanismy zařízení, jehož chod zajišťuje tento motor.

Činnost asynchronních elektromotorů je založena na zákonu elektromagnetické indukce, který říká, že elektromotorická síla může vzniknout pouze za podmínek rozdílu rychlostí otáčení rotoru a magnetického pole statoru. Pokud by se tedy tyto otáčky rovnaly, nemohlo by se EMF objevit, ale působení takových "brzdných" faktorů na hřídel, jako je zatížení a tření ložisek, vždy vytváří podmínky dostatečné pro provoz.

Synchronní

Konstrukce synchronních střídavých motorů se poněkud liší od konstrukce asynchronních protějšků. U těchto strojů se rotor otáčí kolem své osy rychlostí rovnou rychlosti otáčení magnetického pole statoru. Rotor nebo kotva těchto zařízení je také vybavena vinutími, která jsou na jednom konci připojena k sobě a na druhém - k rotujícímu kolektoru. Kontaktní podložky na kolektoru jsou namontovány tak, že v určitém okamžiku je možné napájet pomocí grafitových kartáčků pouze dva protilehlé kontakty.

Princip činnosti synchronních motorů:

1. Když magnetický tok ve vinutí statoru interaguje s proudem rotoru, vzniká točivý moment.
2. Směr magnetického toku se mění současně se směrem střídavého proudu, čímž se udržuje rotace výstupního hřídele v jednom směru.
3. Nastavení požadované rychlosti se provádí úpravou vstupního napětí. Nejčastěji u vysokorychlostních zařízení, jako jsou rotační kladiva a vysavače, tuto funkci plní reostat.

Nejčastější příčiny selhání synchronních motorů jsou:

• opotřebení grafitových kartáčů nebo oslabení tlačné pružiny;
• opotřebení ložisek hřídele;
• znečištění kolektoru (vyčištěné brusným papírem nebo alkoholem).

Třífázový alternátor

Historie vynálezu

Vynález nejjednoduššího způsobu přeměny energie z elektrické na mechanickou patří Michaelu Faradayovi. V roce 1821 provedl tento velký anglický vědec experiment s vodičem ponořeným do nádoby se rtutí, na jejímž dně ležel permanentní magnet. Po dodání elektřiny do vodiče se začal pohybovat a otáčet se podle siločar magnetického pole. V současné době se tento experiment často provádí v hodinách fyziky, kde se rtuť nahrazuje solankou.

Další studium problému vedlo k vytvoření Petera Barlowa v roce 1824 unipolárního motoru, nazývaného Barlowovo kolo. Jeho konstrukce zahrnuje dvě měděná ozubená kola umístěná na stejné ose mezi permanentními magnety. Po přivedení proudu na kola se v důsledku jeho interakce s magnetickými poli začnou kola otáčet. Během experimentů vědec zjistil, že směr otáčení lze změnit změnou polarity (přeskupením magnetů nebo kontaktů). Praktická aplikace "Barlowova kola", ale hrála důležitou roli při studiu interakce magnetických polí a nabitých vodičů.

První funkční prototyp zařízení, které se stalo předchůdcem moderních motorů, vytvořil ruský fyzik Boris Semenovič Jacobi v roce 1834. Princip použití rotujícího rotoru v magnetickém poli, demonstrovaný v tomto vynálezu, je téměř nezměněn u moderních stejnosměrných motorů.

Ale vytvoření prvního motoru s asynchronním principem činnosti patří dvěma vědcům najednou - Nikolovi Teslovi a Galileu Ferrarisovi, kteří šťastnou shodou okolností své vynálezy předvedli během jednoho roku (1888). O několik let později se již v několika elektrárnách používal dvoufázový bezkomutátorový střídavý motor, který vytvořil Nikola Tesla. V roce 1889 ruský elektroinženýr Michail Osipovič Dolivo-Dobrovolskij vylepšil Teslův vynález pro práci v třífázové síti, díky čemuž dokázal vytvořit první indukční motor na střídavý proud o výkonu více než 100 wattů. Vlastní také vynález metod, které se dnes používají pro spojování fází v třífázových elektromotorech: „hvězda“ a „trojúhelník“, spouštěcí reostaty a třífázové transformátory.

AC systém navržený společností Westinghouse

Připojení na jednofázové a třífázové zdroje

Podle typu napájecí sítě se střídavé motory dělí na jednofázové a třífázové.

Připojení asynchronních jednofázových motorů je velmi snadné - k tomu stačí přivést fázové a nulové vodiče jednofázové sítě 220V na dva výstupy na krytu. Z tohoto typu sítě lze napájet i synchronní motory, zapojení je však trochu složitější - je nutné propojit vinutí rotoru a statoru tak, aby jejich jednopólové magnetizační kontakty byly umístěny proti sobě.

Poněkud složitější se zdá být připojení k třífázové síti. Nejprve byste měli věnovat pozornost tomu, že svorkovnice obsahuje 6 vodičů - pár pro každé ze tří vinutí. Za druhé, umožňuje použít jeden ze dvou způsobů připojení ("hvězda" a "trojúhelník"). Nesprávné zapojení může poškodit motor roztavením vinutí statoru.

Hlavním funkčním rozdílem mezi "hvězdou" a "trojúhelníkem" je rozdílná spotřeba energie, která se provádí pro umožnění připojení stroje k třífázovým sítím s různým síťovým napětím - 380V nebo 660V. V prvním případě by měla být vinutí připojena podle schématu "trojúhelník" a ve druhém - "hvězda". Takové spínací pravidlo umožňuje v obou případech mít na vinutí každé fáze napětí 380V.

Na připojovacím panelu jsou vodiče vinutí uspořádány tak, aby se propojky použité pro zapínání vzájemně nekřížily. Pokud svorkovnice motoru obsahuje pouze tři svorky, pak je určena pro provoz od jednoho napětí, které je uvedeno v technické dokumentaci, a vinutí jsou propojena uvnitř zařízení.

Výhody a nevýhody střídavých elektromotorů

V současné době mezi všemi elektromotory zaujímají střídavé zařízení přední místo z hlediska použití v elektrárnách. Mají nízkou cenu, snadnou údržbu a účinnost minimálně 90 %. Kromě toho vám jejich zařízení umožňuje plynule měnit rychlost otáčení, aniž byste se uchýlili k dalšímu vybavení, jako jsou převodovky.

Hlavní nevýhodou střídavých motorů s asynchronním principem činnosti je skutečnost, že jejich hřídelové otáčky lze řídit pouze změnou frekvence vstupního proudu. To neumožňuje dosáhnout konstantní rychlosti otáčení a také snižuje výkon. Asynchronní motory se vyznačují vysokými rozběhovými proudy, ale nízkým rozběhovým momentem. K nápravě těchto nedostatků se používá frekvenční pohon, ale jeho cena je v rozporu s jednou z hlavních výhod těchto motorů - nízkou cenou.

Slabou stránkou synchronního motoru je jeho složitá konstrukce. Grafitové kartáče pod zatížením poměrně rychle selhávají a také ztrácejí těsný kontakt s komutátorem kvůli oslabení přítlačné pružiny. Navíc tyto motory, stejně jako asynchronní protějšky, nejsou chráněny před opotřebením ložisek hřídele. Mezi nevýhody dále patří obtížnější rozběh, nutnost stejnosměrného zdroje a výhradně frekvenčně řízená regulace otáček.

aplikace

Elektromotory se specifikací pro střídavý proud jsou dosud běžné ve všech oblastech průmyslu a života. V elektrárnách jsou instalovány jako generátory, používané ve výrobních zařízeních, automobilovém průmyslu a dokonce i domácích spotřebičích. Každý dům má dnes alespoň jeden spotřebič na střídavý elektromotor, jako je například pračka. Důvody tak velké popularity jsou všestrannost, odolnost a snadná údržba.

Mezi asynchronními elektrickými stroji se nejvíce používají zařízení s třífázovou specifikací. Jsou nejlepší volbou pro použití v mnoha energetických jednotkách, generátorech a vysokovýkonných aplikacích, kde je vyžadována regulace otáček hřídele.

Představte si, jaký by byl moderní svět, kdyby z něj najednou zmizely všechny elektromotory. Řekněme, že by je nahradili tepelnými motory. Ale přeci jen, tepelné motory jsou objemné, vypouštějí páru a výfukové plyny, zatímco elektromotory srovnatelného výkonu jsou kompaktní, perfektně se hodí na obráběcí stroje, elektrická vozidla a další zařízení a přitom jsou šetrné k životnímu prostředí, hospodárné a spolehlivé. Moderní svět si nelze představit bez elektromotorů, které lidem značně usnadňují práci, zkrátka zpříjemňují náš život.

Díky elektromotorům získáváme mechanickou energii z elektrické energie. A rozhodující jsou v tomto procesu hmotnostní a rozměrové charakteristiky, výkon a počet otáček za minutu, které jsou zase spojeny jak s konstrukčními vlastnostmi motorů, tak s parametry napájecího napětí.

Podle typu napájecího napětí jsou elektromotory buď střídavé nebo stejnosměrné. Podle způsobu řízení: krokové, lineární, servo (následující). Střídavé motory jsou zase asynchronní a synchronní. Podívejme se na typy elektromotorů, povšimněme si jejich vlastností a promluvme si o principech fungování každého z nich.

DC motory

Pro stavbu elektrických pohonů s vysokými dynamickými charakteristikami se používají stejnosměrné elektromotory. Vyznačují se vysokou přetížitelností a rovnoměrným otáčením. Právě stejnosměrné motory se v elektromobilech často používají. Jsou také vybaveny mnoha obráběcími stroji, stroji, jednotkami, včetně domácích spotřebičů.

Činnost klasického stejnosměrného motoru je založena na rotaci rámu s proudem ve vnějším magnetickém poli: proud je do rámu přiváděn přes sestavu kartáč-kolektor a magnetické pole statoru je získáváno buď z permanentních magnetů, nebo z stejný stejnosměrný proud (magnetické pole cívky s proudem) . V důsledku toho se rám s proudem otáčí v magnetickém poli. Místo rámu může působit cívka s proudem na magnetickém obvodu - rotor.

AC motory

Střídavé motory jsou velmi široce používány v každodenním životě a v průmyslu, protože jsou považovány za univerzálnější než stejnosměrné motory. Střídavé motory mají jednoduchou konstrukci, jsou spolehlivější než stejnosměrné motory a snadno se s nimi manipuluje.

Například většina domácích ventilátorů a průmyslových digestoří je vybavena střídavými asynchronními motory. Jsou také vybaveny navijáky, čerpadly, obráběcími stroji. Jednoduchost průmyslových frekvenčních střídavých motorů spočívá v absenci sestavy kartáč-kolektor a složité elektroniky.

Krokové motory

Krokové motory fungují tak, že převádějí diskrétní stejnosměrné elektrické impulsy na mechanické pohyby (kroky). Kancelářské vybavení, obráběcí stroje, roboty – všude tam, kde je vyžadována vysoká rychlost a rovnoměrný pohyb pracovního tělesa, se dnes používají krokové motory. Pro řízení rychlosti otáčení rotoru elektronická jednotka reguluje frekvenci opakování pulzů a jejich pracovní cyklus. Krokový motor je synchronní bezkomutátorový stejnosměrný motor.

Servopohony (servomotory)

Servopohon (servopohon) je high-tech DC motor. Na rozdíl od krokového motoru má servomotor ve své konstrukci také snímač polohy rotoru, pomocí kterého je implementován mechanismus negativní zpětné vazby.

Motory tohoto typu jsou schopny vyvinout vysoké otáčky a výkon, jako stejnosměrné krokové motory, ale nastavení polohy pracovního těla je přesnější. Pro CNC stroje je servopohon přesně to, co potřebujete. Mnoho moderních průmyslových strojů je vybaveno servopohony integrovanými do vysoce přesného počítačového řídicího systému.

Lineární motory

V lineárním stejnosměrném motoru je místo rotoru tyč (tyč) s magnety, která se přímočarě pohybuje statorem vzhledem k induktoru. Motory tohoto typu získávají oblibu jako pohony pro pístové mechanismy za provozu.

Jedná se o spolehlivé a ekonomické řešení, které eliminuje potřebu jakékoli mechanické převodovky. Impulsy požadované polarity a trvání jsou vysílány do cívky, vytvářející magnetické pole požadované konfigurace, které následně působí na tyč, a aktuální poloha tyče je monitorována díky Hallovým senzorům zabudovaným ve statoru.

Synchronní motory

Když už mluvíme o "synchronním motoru", tradičně znamenají střídavý motor, ve kterém se frekvence otáčení (nebo úhlová rychlost) rotoru rovná úhlové rychlosti magnetického toku v dutině statoru. Nejčastěji mluvíme o motorech, jejichž rotory nesou permanentní magnety nebo budicí vinutí, které vytváří silné vlastní magnetické pole, které zabraňuje prokluzování.

U synchronních motorů jsou proto otáčky rotoru konstantní. Výkonné ventilátory, pohony jeřábů, pohony čerpadel – v mnoha aplikacích, kde je vyžadován vysoký výkon a konstantní otáčky bez ohledu na zatížení, se používají synchronní motory.

Asynchronní motory

Nejčastěji se asynchronní motor nazývá střídavý motor, u kterého se frekvence (nebo úhlová rychlost) otáčení rotoru liší od úhlové rychlosti magnetického toku statoru. To znamená, že v takovém motoru je "skluz". Střídavé indukční motory se dodávají s rotorem s veverkovou klecí (klec nakrátko) popř.

Výkonnější asynchronní motory se vyrábějí s fázovým rotorem, velikost magnetického toku takového rotoru je regulována reostatem a rychlost otáčení je nastavitelná. Méně kritické (v závislosti na rychlosti rotoru na zatížení) zařízení je vybaveno asynchronními motory s rotorem nakrátko.

V domácích spotřebičích, ručním elektrickém nářadí, automobilových elektrických zařízeních a automatizačních systémech se často používá střídavý komutátorový motor, jehož schéma zapojení, stejně jako zařízení, je podobné stejnosměrným motorům.

( ArticleToC: enabled=yes )

Jejich široké použití se vysvětluje jejich kompaktností, nízkou hmotností, nízkou cenou a snadnou správou. V tomto segmentu jsou nejvíce žádané motory s vysokou frekvencí a nízkým výkonem.

Toto zařízení je zcela specifické, má díky své podobnosti se stejnosměrnými stroji podobné vlastnosti a inherentní výhody.

Rozdíl od stejnosměrných motorů spočívá v materiálu pouzdra statoru, vyrobeného z plechů elektrooceli, díky čemuž je možné dosáhnout snížení ztrát vířivými proudy.

Aby motor mohl pracovat z klasické sítě, tzn. 220 V, budicí vinutí jsou zapojena do série.

Tyto motory, nazývané univerzální kvůli skutečnosti, že pracují na AC a DC, jsou jedno- a třífázové.

Video: Univerzální komutátorový motor

Z čeho je konstrukce vyrobena?

Zařízení střídavého motoru obsahuje kromě rotoru a statoru:

• tachogenerátor;
• mechanismus sběrače kartáčů.

Proud kotvy interaguje s magnetickým tokem budícího vinutí, což způsobuje rotaci rotoru v mechanismu kolektoru. Proud je přiváděn přes kartáče do kolektoru, což je sestava rotoru a je zapojen do série s vinutím statoru. Je sestaven z desek, které mají v průřezu lichoběžníkový tvar.

Princip činnosti takového motoru můžete demonstrovat na známém pokusu ze školního programu s otočným rámem, který byl umístěn mezi protilehlé póly magnetického pole. Otáčí se vlivem dynamických sil, když jím prochází proud. Při změně směru proudu rám nemění směr otáčení.

Vysoké volnoběžné otáčky způsobené maximálním točivým momentem při sériovém zapojení budicích vinutí mohou vést k poruše mechanismu.

Schéma zapojení (zjednodušené)

Typické schéma zapojení zajišťuje výstup až deseti kontaktů na kontaktní lištu. Proud L protékající jedním z kartáčů vstupuje do kolektoru a kotvy, poté prochází do vinutí statoru přes druhý kartáč a propojku a směřuje k neutrálu N.

Zadní strana motoru neposkytuje podobný způsob připojení, protože paralelní zapojení vinutí vede k současné změně pólů magnetických polí. Výsledkem je, že směr okamžiku je vždy stejný.

Změnou polohy výstupů vinutí na kontaktní liště je možné změnit směr otáčení. Motor se zapíná přímo, když jsou výstupy rotoru a statoru připojeny k mechanismu sběrače kartáčů. Pro zapnutí druhé rychlosti se používají vývody poloviny vinutí. Nesmíme zapomenout, že od okamžiku takového připojení motor pracuje na maximální výkon, takže doba jeho provozu nemůže přesáhnout 15 sekund.

Video: Připojení a nastavení otáček motoru z pračky

V praxi se používají různé způsoby řízení chodu motoru. Může se jednat o elektronický obvod, kde triak funguje jako regulační prvek, který „předává“ motoru specifikované napětí. Funguje jako okamžitý klíč, který se otevře, když do jeho závěrky vstoupí řídicí impuls.

Princip činnosti realizovaný v obvodech s triakem je založen na celovlnné fázové regulaci, kdy napětí přiváděné do motoru je vázáno na impulsy přicházející na elektrodu. V tomto případě je frekvence, se kterou se kotva otáčí, přímo úměrná napětí aplikovanému na vinutí.

Zjednodušeně lze tento princip popsat takto:

• signál z elektronického obvodu je přiveden na bránu triaku;
• uzávěrka se otevře, proud protéká statorovými vinutími, což způsobuje otáčení kotvy motoru M;
• okamžité hodnoty rychlosti převádí tachogenerátor na elektrické signály, které tvoří zpětnou vazbu s řídicími impulsy;
• v důsledku toho zůstává rotace rotoru při jakémkoli zatížení rovnoměrná;
• relé R a R1 obracejí chod motoru.

Dalším obvodem je fázově pulzní tyristoran.

Výhody a nevýhody stroje

Mezi výhody patří:

• malé velikosti;
• univerzálnost, tzn. práce na napětí konstantní a proměnné;
• velký rozběhový moment;
• nezávislost na frekvenci sítě;
• Rychlost;
• měkké nastavení obratu v širokém rozsahu při změně napájecího napětí.

Nevýhody jsou také spojeny s použitím přechodu kartáč-kolektor, což znamená:

• snížení životnosti mechanismu;
• výskyt mezi kartáči a sběračem jisker;
• vysoká hladina hluku;
• velké množství kolektorových prvků.

Hlavní poruchy

Jiskra, která vzniká mezi kartáči a komutátorem, je nejdůležitější záležitostí, které je třeba věnovat pozornost. Aby se předešlo vážnějším poruchám, jako je jejich odlupování a deformace nebo přehřívání lamel, je nutné vyměnit opotřebovaný kartáč.

Kromě toho je možný zkrat mezi vinutím kotvy a statoru, který způsobí silnou jiskru na přechodu kolektor-kartáč nebo výrazný pokles magnetického pole.

Pro prodloužení životnosti motoru musí být splněny dvě podmínky - profesionální výrobce a kompetentní uživatel, tzn. přísné dodržování provozního režimu.

Video: Elektromotor kolektoru

Elektromotor je speciální měnič. Jedná se o stroj, kde se elektrická energie přeměňuje a přeměňuje na mechanickou energii. Princip činnosti motoru je založen na elektromagnetická indukce. Existují také elektrostatické motory. Bez speciálních doplňků je možné použít motory na jiných principech přeměny elektřiny v pohybu. Málokdo ale ví, jak elektromotor funguje a jak funguje.

Princip činnosti zařízení

Střídavý motor obsahuje pevné a pohyblivé části. Mezi první patří:

• stator;
• induktor.

Stator najde uplatnění u strojů synchronního a asynchronního typu. Induktor se používá ve stejnosměrných strojích. Pohyblivá část se skládá z rotoru a kotvy. První se používá pro synchronní a asynchronní zařízení, zatímco kotva se používá pro zařízení s konstantními indikátory. Funkce induktoru spočívá na motorech malého výkonu. Často se zde používají permanentní magnety.

Když už mluvíme o tom, jak je elektrický motor uspořádán, je nutné určit, do které třídy zařízení patří konkrétní model. V konstrukci asynchronního motoru je rotor:

• zkratovaný;
• fázi, tedy s vinutím.

Druhý typ se používá, pokud je požadováno snížení rozběhového proudu a upravit rychlost asynchronní elektromotor. Obvykle mluvíme o jeřábových motorech, běžně používaných v jeřábových instalacích.

Jeřáb je pohyblivý a používá se ve stejnosměrných strojích. Může to být generátor nebo motor, stejně jako univerzální motor, pracující na stejném principu. Používá se v elektrickém nářadí. Ve skutečnosti je univerzální motor stejný motor s konstantním výkonem, ve kterém dochází k sériovému buzení. Rozdíl se týká pouze výpočty vinutí. Není zde žádná reaktance. Stalo se to:

• kapacitní;
• induktivní.

To je důvod, proč jakékoli elektrické nářadí, pokud je z něj odstraněna elektronická jednotka, bude moci pracovat na stejnosměrný proud. Ale zároveň bude napětí v síti menší. Princip činnosti elektromotoru je určen podle toho, z jakých součástí se skládá a k jakému účelu je určen.

Provoz třífázového asynchronního motoru

Při připojení k síti vzniká rotující magnetické pole. Je zaznamenán ve statoru a proniká přes zkratované vinutí rotoru. Jde na indukci. Poté se v souladu s Ampérovým zákonem začne rotor otáčet. Frekvence pohybu tohoto prvku závisí na frekvenci napájecího napětí a počtu magnetických pólů prezentovaných ve dvojicích.

Rozdíl mezi otáčkami rotoru a magnetickým polem statoru je vyjádřen jako skluz. Motor nazývané asynchronní, protože frekvence otáčení magnetického pole v něm je v souladu s frekvencí otáčení rotoru. Synchronní motor má rozdíly v konstrukci. Rotor je doplněn permanentním magnetem nebo elektromagnetem. Má prvky, jako je klec pro veverky pro odpalování a permanentní magnety. Svou roli mohou hrát i elektromagnety.

U asynchronního motoru se rychlost otáčení magnetického pole statoru shoduje s rychlostí rotoru. Pro spínání se používají pomocné asynchronní elektromotory nebo rotor s vinutím nakrátko. Asynchronní motory našly široké uplatnění ve všech technických oborech.

To platí zejména pro třífázové motory, které se vyznačují jednoduchostí konstrukce. Jsou nejen cenově dostupné, ale také spolehlivější než elektrické. Nevyžadují téměř žádnou údržbu. Název asynchronní, který jim byl přidělen, je způsoben nesynchronním otáčením rotoru v takovém motoru. Pokud neexistuje třífázová síť, lze takový motor připojit k síti s jednofázovým proudem.

Stator asynchronního elektromotoru obsahuje obal. Obsahuje lakované elektroocelové plechy o tloušťce 0,5 mm. Mají drážky, kde je položeno vinutí. Tři fáze vinutí jsou vzájemně spojeny trojúhelníkem nebo hvězdou, které jsou prostorově posunuty o 120 stupňů.

Pokud se bavíme o rotoru elektromotoru, ve kterém jsou v drážkách sběrací kroužky, nastává situace podobná jako u vinutí statoru. To platí, pokud je zapnuto hvězdou nebo jsou počáteční konce fází spojeny třemi kontaktními kroužky upevněnými na hřídeli. Když motor běží, můžete k fázím navíjení připojit reostat pro řízení rychlosti. Po úspěšném rozběhu dochází ke zkratování sběracích kroužků, a proto vinutí rotoru plní stejné funkce jako u výrobku nakrátko.

Moderní klasifikace

Podle principu vytváření točivého momentu se elektromotory dělí na magnetoelektrické a hysterezní. Poslední skupina se liší tím, že točivý moment zde vzniká v důsledku hystereze při nadměrné magnetizaci rotoru. Takové motory nejsou považovány za klasické a v průmyslu nejsou tak běžné. Nejrozšířenější jsou magnetoelektrické modifikace, které se dělí do dvou velkých skupin, podle spotřebované energie. Jedná se o střídavé a stejnosměrné motory. Existují také univerzální modely, které lze napájet oběma typy elektrického proudu.

Klíčové vlastnosti

Bylo by správné nazývat tato zařízení elektrická nefázová. Zde se totiž přepínají fáze přímo v motoru. Díky tomu je motor napájen stejnosměrným i proměnným proudem se stejným úspěchem. Tato skupina se dělí podle způsobu spínání fází a přítomnosti zpětné vazby. Jsou to ventil a rozdělovač.

Z hlediska typu buzení se kolektorové motory dělí na modely s vlastním buzením, motory s nezávislým buzením z permanentních magnetů a elektromagnety. První typ se zase dělí na motory se sériovým, paralelním, smíšeným buzením.

Bezkartáčové nebo ventilové produkty jsou poháněny elektřinou. V nich dochází k přepínání fází prostřednictvím speciální elektrické jednotky zvané invertor. Tento proces může být vybaven zpětnou vazbou při použití snímače polohy rotoru nebo bez zpětné vazby. Takové zařízení může být ve skutečnosti umístěno jako analog asynchronního zařízení.

Pulzující proudové jednotky

Takový motor je elektrický a je poháněn pulzujícím elektrickým proudem. Jeho konstrukční vlastnosti jsou podobné jako u stejnosměrných zařízení. Jeho konstrukční rozdíly oproti motoru s konstantním výkonem jsou v přítomnosti laminovaných vložek pro usměrnění střídavého proudu. Používá se na elektrických lokomotivách se speciálními instalacemi. Charakteristickým znakem je přítomnost kompenzačního vinutí a značný počet pólových párů.

Úpravy AC

Motor je zařízení napájené střídavým proudem. Tyto jednotky jsou asynchronní a synchronní. Rozdíl je v tom, že u asynchronních strojů se magnetomotorická síla statoru pohybuje rychlostí otáčení rotoru. U asynchronních zařízení je vždy rozdíl mezi rychlostí otáčení magnetického pole a rotoru.

Synchronní elektromotor je napájen střídavým proudem. Rotor se zde otáčí podle pohybu magnetického pole napájecího napětí. Synchronní elektromotory se dělí na modifikace s budicím vinutím, s permanentními magnety, dále na reaktivní modifikace, hysterezní, krokové, hybridní reaktivní typy zařízení.

Existuje také tzv. typ reaktivní hystereze. Vyrábějí se i modely se stupňovitými jednotkami. Zde je určitá poloha rotoru fixována napájením určitých zón vinutí. Přechodu do jiné polohy je dosaženo odstraněním napětí z některých vinutí a jeho přesunem do jiných oblastí. Forma reaktivních modelů ventilů elektrického typu napájení vinutí pomocí polovodičových prvků. Asynchronní zařízení má otáčky rotoru, které se liší od frekvence rotujícího magnetického pole. Je generován napájecím napětím. Takové modely jsou v současnosti nejpoužívanější.

Univerzální sběrací zařízení

Taková jednotka může pracovat se střídavým a stejnosměrným proudem. Vyrábí se se sériovým budicím vinutím s výkonem až 200 wattů. Stator je vyroben ze speciální elektrooceli. Budicí vinutí se provádí na indikátoru konstantního napětí úplně a částečně na indikátoru proměnném. Jmenovité napětí pro střídavý proud je 127 a 220 V, stejné indikátory pro konstantní parametr jsou 110 a 220 V. Používají se v elektrickém nářadí a domácích spotřebičích.

Jak elektromotor funguje, závisí na jeho příslušnosti ke konkrétnímu typu zařízení. Úpravy střídavého proudu napájeného průmyslovou sítí 50 Hz neumožňují získat rychlost vyšší než 3000 ot./min. Proto se pro získání významných frekvencí používá kolektorový motor elektrického typu. Je také lehčí a menší než zařízení s proměnnou rychlostí podobného výkonu.

V jejich souvislosti se používají speciální převodové mechanismy, které převádějí kinematické parametry mechanismu na přijatelné. Při použití frekvenčních měničů a v přítomnosti sítě se zvýšeným kmitočtem jsou střídavé motory lehčími a méně kolektorovými produkty.

Zdroj asynchronních modelů s proměnnými indikátory je mnohem vyšší než u kolektorových modelů. Je určena stavem ložisek a vlastnostmi izolace vinutí.

Synchronní motor, který má snímač polohy rotoru a invertor, je považován za elektronický analog stejnosměrného kolektorového motoru. Ve skutečnosti se jedná o kolektorový elektromotor se statorovými vinutími zapojenými do série. Jsou ideálně optimalizovány pro práci s domácím napájením. Takový model lze bez ohledu na polaritu napětí otáčet jedním směrem, protože sériové zapojení vinutí a rotoru zaručuje změnu pólů od magnetických polí. Výsledek tedy zůstává nasměrován jedním směrem.

Magnetický stator z měkkého materiálu je vhodný pro AC provoz. To je možné, pokud je odpor při obrácení magnetizace nevýznamný. Pro snížení ztrát vířivými proudy je stator vyroben z izolovaných lamel. Ukázalo se, že je nastaveno. Jeho vlastností je, že spotřebovaný proud je omezen v důsledku indukčního odporu vinutí. Podle toho se moment motoru odhaduje na maximální a mění se od 3 do 5. Aby se motory pro všeobecné použití přiblížily mechanickým charakteristikám, používají se sekční vinutí. Mají samostatné závěry.

Je pozoruhodné, že pro pohyb některých typů bakterií se používá elektrický motor několika proteinových molekul. Je schopen transformovat energii elektrického proudu v podobě pohybu protonů při rotaci bičíku.

Synchronní reciproční model funguje tak, že pohyblivá část zařízení je vybavena permanentními magnety. Jsou upevněny na závěsu. Pomocí pevných prvků jsou permanentní magnety ovlivňovány magnetickým polem a provádějí pohyb tyče vratným způsobem.

Elektromotory jsou všestranné jednotky, které dokážou přeměnit elektřinu na mechanickou energii. Dnes existují různé typy a klasifikace elektromotorů používaných v domácích a průmyslových instalacích. Taková zařízení se mohou lišit svým principem činnosti, napájením od stejnosměrného nebo střídavého proudu, výkonem a účelem.

Princip činnosti a konstrukční vlastnosti

Zařízení elektromotoru je standardní, což umožňuje výrazně zjednodušit obsluhu a opravy zařízení. Stator a rotor, které jsou hlavními prvky technologie, jsou umístěny uvnitř válcové drážky. Při přivedení napětí na pevné vinutí statoru se vybudí magnetické pole, které uvede rotor a hřídel motoru do pohybu.

Stálý pohyb rotoru je udržován spínáním vinutí nebo vytvářením rotujícího magnetického pole ve statoru. Pokud je první způsob podpory otáčení hřídele typický pro kolektorové modifikace jednotek, pak je vytváření rotujícího magnetického pole vlastní třífázovým asynchronním motorům.

Tělo elektromotoru může být vyrobeno z hliníkové slitiny nebo litiny. V každém konkrétním případě se výběr materiálu korby provádí na základě rozsahu použití zařízení a jeho požadovaných hmotnostních parametrů.

Všechny motory jsou vyráběny se stejnými montážními rozměry, což značně zjednodušuje jejich instalaci a následnou obsluhu.

Rozsah použití

Účel elektromotoru je extrémně široký. Takové jednotky se používají k zesílení výkonu elektrických signálů, jsou schopny převádět stejnosměrný proud na střídavý a lze je použít v různých typech elektrických strojů. Je zvykem rozlišovat jednotky určené pro použití v průmyslových zařízeních, strojírenství, na různých zdvihacích strojích a speciálních zařízeních. Velmi oblíbené jsou také elektromotory s nízkým výkonem, které se úspěšně používají v různých domácích nářadích a kuchyňských spotřebičích.

Klasifikace zařízení

K dnešnímu dni existují různé klasifikace elektromotorů, které se liší v různých kritériích a vlastnostech. V závislosti na vlastnostech technologie je obvyklé klasifikovat:

V modifikaci typu hystereze je otáčení hřídele založeno na reverzaci magnetizace rotoru. Takové motory byly v minulosti oblíbené, ale dnes je jejich konstrukce zastaralá, takže se téměř nikdy nenajdou. Nejrozšířenější jsou magnetoelektrické jednotky schopné provozu na střídavý nebo stejnosměrný proud a také modely univerzálního typu, které jsou současně napájeny střídavým a stejnosměrným proudem.

Magnetoelektrické instalace

Použití magnetoelektrických modifikací stejnosměrných motorů umožňuje získat vynikající dynamické a provozní vlastnosti. V závislosti na jeho provedení, např Typ motoru je rozdělen do dvou hlavních kategorií:

• s permanentními magnety;
• s elektromagnety.

V posledních letech jsou nejoblíbenější úpravy s elektromagnety, které mají větší výkon, jsou hospodárné v provozu a umožňují rychlou změnu parametrů zařízení.

Kartáčované motory používají sestavu kartáče pro spojení rotujících a stacionárních částí motoru. Takové jednotky lze provádět s nezávislým buzením a použitím permanentních magnetů, ale existují i ​​takové, které jsou samobuzeného typu se smíšeným, sériovým nebo paralelním zapojením. Úpravy kolektorů se liší průměrnými ukazateli spolehlivosti. Vyžadují kompetentní a včasnou údržbu.

Bezkomutátorové ventilové jednotky mají uzavřený systém, který funguje na principu synchronních zařízení. Kvalitní bezkomutátorové elektromotory jsou vybaveny snímačem odečítání polohy rotoru, mají převodník souřadnic, na základě dat, ze kterých je zařízení provozováno.

Ventilové typy motorů mohou mít různé velikosti a výkon. Takové jednotky se používají v průmyslových zařízeních. Jsou také vybaveni akumulátorovým nářadím, různými hračkami a mobilními telefony.

Střídavé synchronní motory zahrnují modifikace, ve kterých se rotor otáčí synchronně s generovaným magnetickým polem. Charakteristickým rysem těchto jednotek je jejich vysoký výkon, který může dosáhnout stovek kilowattů. Hlavními oblastmi použití synchronních zařízení jsou výkonná průmyslová zařízení, větrné generátory a vodní elektrárny.

Je obvyklé rozlišovat mezi několika modifikacemi synchronních elektromotorů:

• krokování;
• reaktivní;
• s permanentními magnety;
• reaktivní hystereze;
• ventil reaktivní;
• s budicími vinutími;
• hybridní synchronní.

U krokových synchronních motorů s diskrétním úhlovým pohybem hřídele bude poloha rotoru fixována přivedením napětí na vinutí obvodu. Přechod do jiné polohy hřídele se provádí odpojením napájení z některých vinutí a následným přivedením napětí na jiná vinutí transformátoru.

Také se rozšířil ventilový reluktanční motor, ve kterém je vinutí vyrobeno z polovodičových prvků. Ventilové proudové jednotky se vyznačují zvýšeným výkonem, přičemž je lze plně elektronicky ovládat, což umožňuje jak udržovat minimální otáčky, tak rychle dosáhnout plného výkonu při maximálních otáčkách. Mezi výhody synchronních motorů patří:

• stabilní rychlost otáčení;
• nízká citlivost na poklesy napětí v síti;
• možnost použití jako generátor energie;
• minimální spotřeba energie.

Synchronní zařízení však mají stále nevýhody. Patří mezi ně potíže se startováním, problémy s údržbou a problémy s řízením otáček hřídele. Hlavním účelem takových zařízení jsou výkonná průmyslová zařízení, kde se oceňuje výkon jednotek a jejich spolehlivost.

Asynchronní modifikace

U střídavých asynchronních motorů se rychlost rotoru bude lišit od magnetického pole. Takové jednotky se také nazývají indukce, což se vysvětluje principem generování magnetického pole, ke kterému dochází v důsledku pohybu statoru. Nejběžnější jsou asynchronní modifikace, což je vysvětleno jednoduchostí jejich konstrukce, spolehlivostí, trvanlivostí a také schopností provádět jak těžké průmyslové instalace, tak malé elektromotory určené pro použití v domácím nářadí.

V závislosti na typu elektrického proudu, se kterým takové jednotky pracují, jsou obvykle rozděleny do tří kategorií:

• jednofázový;
• dvoufázový;
• třífázový.

Nejrozšířenější jsou dnes jednofázové asynchronní motory schopné provozu z domácího zdroje. Charakteristickým rysem jednofázových motorů je přítomnost pouze jednoho pracovního vinutí na statoru a rotoru nakrátko. Do vinutí statoru je přiváděn střídavý jednofázový proud, který pohání rotor a hřídel motoru. Samotný rotor má válcové jádro s hliníkovou výplní a otevřenými ventilačními lopatkami. Jednofázové motory s kotvou nakrátko se používají v malých spotřebičích, vodních čerpadlech a pokojových ventilátorech.

Dvoufázové asynchronní motory jsou určeny pro použití v jednofázové síti střídavého proudu. Jejich rysem je přítomnost dvou pracovních vinutí umístěných na statoru navzájem kolmo. Během provozu jednotky je střídavý proud přiváděn přímo do jednoho vinutí a do druhého - přes vhodný kondenzátor s fázovým posunem. Na výstupu se tvoří točivé magnetické pole, které zjednodušuje start elektromotoru a následně udržuje stabilně vysoké otáčky.

Třífázové motory mohou mít klec nakrátko a fázový rotor. Jednotky jsou vybaveny třemi pracovními vinutími umístěnými na statoru paralelně k sobě. Když je motor připojen k třífázové síti, magnetické pole má posun v prostoru vzhledem k vinutí o 120 stupňů. Přítomnost zkratovaného pole usnadňuje start zařízení a následně udržuje stabilní rychlost. Modifikace motorů s fázovým rotorem se vyznačují zvýšeným výkonem a používají se především v průmyslových zařízeních.

Výhodami asynchronních elektromotorů je odolnost proti přepětí a univerzálnost použití. Díky jednoduchosti konstrukce je značně zjednodušena jejich následná údržba a samotné zařízení je mimořádně spolehlivé a nezpůsobuje při provozu žádné potíže. V závislosti na jejich úpravě mohou instalace pracovat jak z výkonného zdroje elektrické energie v třífázové síti, tak z domácí elektrické sítě, což umožňuje jejich použití v různých domácích spotřebičích a všech druzích elektrických spotřebičů.

Elektromotory jsou nejjednodušší a extrémně spolehlivá zařízení, která jsou široce používána v průmyslu a každodenním životě. V současné době existující typy elektromotorů umožňují vybrat jednotku, která bude plně odpovídat vlastnostem jejího provozu. Pomocí takových motorů, výkonných strojů a zařízení lze uvést do pohybu produktivní čerpadla. Bez jejich použití se neobejde ani jeden domácí elektrospotřebič.