Vsebina
- TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
- Kaj je načelo motorja?
- Kako deluje izmenični motor?
- Koliko vrst motorjev obstaja?
- Ali lahko katerikoli izmenični motor spreminja hitrost?
Nikola Tesla je izumil motorje z izmeničnim tokom ali izmenične motorje v poznem 19. stoletju. Motorji izmeničnega toka se razlikujejo od enosmernih ali enosmernih tokov po uporabi izmeničnega toka, ki spreminja smer. AC motorji pretvorijo električno energijo v mehansko. Motorji z izmeničnim tokom se še vedno močno uporabljajo v sodobnem življenju in morda jih najdete v napravah in pripomočkih v svojem domu.
TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
Motorje z izmeničnim tokom ali izmeničnimi motorji je izumil Nikola Tesla v 19. stoletju. Teorija motorjev izmeničnega toka vključuje uporabo elektromagnetov s tokovi za ustvarjanje sile in s tem gibanja.
Kaj je načelo motorja?
Najpreprostejši princip motorja je uporaba elektromagnetov s tokovi za ustvarjanje sile za premikanje nečesa - z drugimi besedami, za pretvorbo električne energije v rotacijsko mehansko energijo. Motorji so postavljeni z elektromagneti v ugnezdenih obročih, pri čemer se v obročkih spreminjajo polaritete magnetov, ki se nahajajo od severa do juga. Rotorski magneti se premikajo, medtem ko statorski magneti ne. Polarnost sever-jug teh elektromagnetov se mora nenehno vrteti.
Kako deluje izmenični motor?
Pred Teslovimi izumi so bili motorji enosmernega toka predsedujoči tip motorjev. Motor izmeničnega toka deluje z uporabo izmeničnega toka na navitja statorja, ki proizvajajo vrtljivo magnetno polje. Ker se magnetno polje vrti na ta način, izmenični motor ne potrebuje moči ali mehanske pomoči, da bi ga lahko uporabil na rotorju. Rotor se bo vrtel prek magnetnega polja in ustvarjal navor na pogonski gredi motorja. Hitrost vrtenja se spreminja glede na število magnetnih polov v statorju. Ta hitrost se imenuje sinhrona hitrost. Indukcijski izmenični motorji pa delujejo z zamikom ali zdrsom, da omogočijo pretok toka rotorja.
Različni motorji izmeničnega toka bodo imeli različno število polov in zato različne hitrosti v primerjavi med seboj. Hitrost izmeničnega motorja pa sama po sebi ni spremenljiva, temveč je konstantna. To je v nasprotju z mnogimi DC motorji. Električni motorji ne potrebujejo krtače (napajalni kontakti) ali komutatorjev, ki jih potrebujejo enosmerni motorji.
Teslini izumi so močno spremenili pokrajino motorjev in tako omogočili učinkovitejše, zanesljive naprave. Ti motorji s izmenično napetostjo so spremenili industrijo in utrli pot uporabnim izdelkom v 21. stoletju, kot so mlinčki za kavo, ventilatorji za tuširanje, klimatske naprave in hladilniki.
Koliko vrst motorjev obstaja?
Obstaja več vrst izmeničnih motorjev, ki delujejo po istem osnovnem principu. Mnogi od teh motorjev so različica indukcijskih izmeničnih motorjev, čeprav novejši trajni magnetni izmenični motor ali PMAC deluje nekoliko drugače.
Najpogostejši izmenični motor je zelo vsestranski trifazni indukcijski motor. Ta večfazni motor deluje z zaostankom in ne s sinhrono hitrostjo. To razliko v hitrosti imenujemo motorni zdrs. Inducirani tokovi, ki tečejo v rotorju, povzročijo to drsenje, ki pri svojem zagonu črpa visok tok. Ti motorji zaradi zdrsa veljajo za asinhronski. Trifazni indukcijski motorji se ponašajo z veliko močjo in učinkovitostjo, z visokim zagonskim navorom. Takšni motorji pogosto potrebujejo mehansko zagonsko silo, da se rotor sproži. Trifazni indukcijski motorji so močni motorji, ki se običajno uporabljajo v industrijskih napravah.
Motorji s kletko v kletki so vrsta izmeničnega motorja, pri katerem aluminijaste ali bakrene vodilne palice na rotorju ležijo vzporedno z gredjo. Velikost in oblika prevodnih palic vplivata na navor in hitrost. Ime izhaja iz podobnosti naprave s kletko.
Indukcijski motor z rotorjem je nekakšen izmenični motor, ki je sestavljen iz rotorja z navitji in ne palicami. Indukcijski motorji z rahlim rotorjem potrebujejo visok zagonski navor. Odpornost zunaj rotorja vpliva na hitrost navora.
Enofazni indukcijski motor je nekakšen izmenični motor, narejen z začetnim navitjem, ki je pod pravim kotom dodan navijanju glavnega statorja. Univerzalni motorji so enofazni in lahko delujejo prek izmeničnega ali istosmernega napajanja. Vaš domači sesalnik verjetno vsebuje univerzalni motor.
Kondenzatorski motorji so vrsta izmeničnega motorja, ki vključuje dodajanje kapacitivnosti za ustvarjanje faznega premika med navitiji. Primerni so za stroje, ki potrebujejo velik zagonski navor, kot so kompresorji.
Kondenzatorski motorji so vrsta enofaznega izmeničnega motorja, ki uravnotežijo dober zagon in delovanje. Ti motorji uporabljajo kondenzatorje, povezane s pomožnimi začetnimi navitji. Motorje, ki delujejo s kondenzatorji, boste našli v nekaterih ventilatorjih peči. Motorji z zagonom kondenzatorjev uporabljajo kondenzator z začetnim navitjem, ki lahko ustvari največji zagonski navor. Oba tipa motorjev poleg stikala potrebujejo dva kondenzatorja, zato njihovi deli dvignejo ceno takšnih motorjev. Če stikalo odvzamete, nastali trajni motor s kondenzatorjem deluje z nižjimi stroški, vendar uporablja tudi nižji zagonski navor. Te vrste motorjev z izmeničnim tokom, čeprav so dražji za delovanje, dobro delujejo za potrebe z visokim navorom, kot so zračni kompresorji in vakuumske črpalke.
Delni fazni motorji so tip izmeničnega motorja, ki uporablja zaganjalnike z majhnimi merilniki in različnimi odpornimi razmerji na reaktanco. Tako dobimo fazno razliko preko ozkih vodnikov. Delni fazni motorji dajejo nižji zagonski navor kot drugi kondenzatorji in visok začetni tok. Zato se delnofazni motorji običajno uporabljajo v majhnih ventilatorjih, manjših brusilnikih ali električnih orodjih. Konjska moč motorjev z dvema fazama lahko doseže do 1/3 KM.
Senčni polni motorji so vrsta poceni enofazni indukcijski izmenični motor z enim navitjem. Motorji z zasenčenimi polmi temeljijo na magnetnem toku med neosenčenimi in senčenimi deli senčilne tuljave iz bakra. Ti se najbolje uporabljajo kot majhni motorji za enkratno uporabo, ki ne potrebujejo dolgega časa delovanja ali veliko navora.
Sinhroni motorji so tako imenovani, ker magnetni drogovi, ki jih ustvarijo, rotor obračajo s sinhrono hitrostjo. Število parov polov določa hitrost sinhronega motorja. Podtipi sinhronih motorjev vključujejo trifazne in enofazne sinhronske motorje.
Motorji histereze so jekleni valji, ki nimajo navitij ali zob. Ti motorji imajo enakomeren navor in delujejo brezhibno, zato jih pogosto uporabljamo v taktih.
Večina AC motorjev uporablja elektromagnet, ker ti ne oslabijo, za razliko od trajnih magnetov. Vendar novejše tehnologije omogočajo, da so motorji s stalnim magnetnim izmeničnim naporom v nekaterih okoliščinah sposobni preživeti in celo zaželeno. Motorji s trajnim magnetnim izmeničnim tokom ali PMAC se uporabljajo v aplikacijah, ki zahtevajo natančen navor in hitrost. To so danes zanesljivi, priljubljeni motorji. Magneti so nameščeni na rotorju, bodisi na njegovi površini bodisi v ploščah. Magneti, ki se uporabljajo v PMAC-jih, so narejeni iz redkozemeljskih elementov. Proizvajajo več fluksa kot indukcijski magneti. PMAC so sinhroni stroji, ki delujejo z visokim izkoristkom in delujejo, ali so potrebe po navoru spremenljive ali konstantne. PMAC-ji delujejo pri hladnejših temperaturah kot drugi izmenični motorji. To pomaga zmanjšati obrabo motornih delov. Zaradi visoke učinkovitosti PMAC porabijo manj energije. Višji stroški spredaj spredaj se nadomestijo z dolgoročnim delovanjem tega učinkovitega motorja.
Ali lahko katerikoli izmenični motor spreminja hitrost?
Ena od zanimivosti DC motorjev je dejstvo, da je njihova hitrost lahko raznolika. Motorji izmeničnega toka pa ne težijo k spremenljivi hitrosti. Tečejo s konstantno hitrostjo ne glede na obremenitev. To je koristno za vzdrževanje natančne hitrosti. Vendar nekatere aplikacije zahtevajo spremenljivo hitrost. Poskusi spreminjanja hitrosti izmeničnih motorjev lahko povzročijo njihovo poškodbo ali pregrevanje. Obstajajo pa načini za reševanje teh težav in izdelavo izmeničnega motorja s spremenljivo hitrostjo. Mehanske rešitve za spreminjanje hitrosti izmeničnih motorjev obstajajo. To je mogoče storiti s škripci v nekaterih napravah, na primer s stružnico. Druga mehanična rešitev je uporaba prestavne gredi.
Mnogi današnji stroji še vedno delujejo na podlagi originalnih principov motorja AC indukcijskega motorja Nikole Tesle. Ti motorji so zaradi prilagodljivosti in trpežnosti zdržali preizkus časa. Inženirji si prizadevajo, da bi bili motorji učinkovitejši, z manj obrabe in toplote, kar prinaša nižje stroške in nižjo stopnjo okolja.