Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Ποια είναι η αρχή του κινητήρα;
- Πώς λειτουργεί ένας κινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος;
- Πόσα είδη μοτέρ υπάρχουν;
- Μπορεί οποιοσδήποτε εναλλασσόμενος κινητήρας να είναι μεταβλητός;
Ο Nikola Tesla εφευρέθηκε κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος ή κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος στα τέλη του 19ου αιώνα. Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος είναι διαφορετικοί από τους κινητήρες συνεχούς ρεύματος ή συνεχούς ρεύματος κατά τη χρήση εναλλασσόμενου ρεύματος, ο οποίος αλλάζει κατεύθυνση. Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια. Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται στην σύγχρονη ζωή και μπορείτε να τους βρείτε σε συσκευές και συσκευές στο σπίτι σας.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Οι εναλλασσόμενοι κινητήρες ρεύματος ή κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος επινοήθηκαν από τον Nikola Tesla τον 19ο αιώνα. Η θεωρία του κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος συνεπάγεται τη χρήση ηλεκτρομαγνητών με ρεύματα για τη δημιουργία δύναμης, και επομένως για κίνηση.
Ποια είναι η αρχή του κινητήρα;
Η απλούστερη αρχή του κινητήρα είναι να χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνήτες με ρεύματα για να δημιουργήσει δύναμη για να μετακινήσει κάτι - με άλλα λόγια, για να μετατρέψει την ηλεκτρική ενέργεια σε περιστροφική μηχανική ενέργεια. Οι κινητήρες είναι εγκατεστημένοι με ηλεκτρομαγνήτες σε ένθετους δακτυλίους με τις πολικότητες των μαγνητών να αλλάζουν από βορρά προς νότο στους δακτυλίους. Οι μαγνήτες των ροτόρων κινούνται ενώ οι μαγνήτες του στάτη δεν το κάνουν. Η πολικότητα του βορρά-νότου αυτών των ηλεκτρομαγνητών πρέπει να αντιστρέφεται συνεχώς.
Πώς λειτουργεί ένας κινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος;
Πριν από τις εφευρέσεις του Tesla, οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος ήταν ο προτεινόμενος τύπος κινητήρα. Ένας ηλεκτροκινητήρας AC λειτουργεί με την εφαρμογή εναλλασσόμενου ρεύματος στις περιελίξεις του στάτορα, οι οποίες παράγουν ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Επειδή το μαγνητικό πεδίο περιστρέφεται κατ 'αυτόν τον τρόπο, ένας ηλεκτροκινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος δεν χρειάζεται ενέργεια ή μηχανικό βοήθημα για να εφαρμοστεί στο ρότορα. Ο δρομέας θα περιστραφεί μέσω του μαγνητικού πεδίου και θα δημιουργήσει ροπή στρέψης στον κινητήριο άξονα του κινητήρα. Η ταχύτητα περιστροφής ποικίλει ανάλογα με τον αριθμό των μαγνητικών πόλων σε έναν στάτορα. Αυτή η ταχύτητα ονομάζεται σύγχρονη ταχύτητα. Οι ηλεκτροκινητήρες επαγωγής εναλλασσόμενου ρεύματος, πάντως, λειτουργούν με υστέρηση ή ολίσθηση για να επιτρέπουν τη ροή του ρεύματος του ρότορα.
Οι διαφορετικοί κινητήρες εναλλασσομένου ρεύματος θα έχουν διαφορετικούς αριθμούς πόλων και επομένως θα έχουν διαφορετικές ταχύτητες σε σύγκριση με τους άλλους. Η ταχύτητα ενός ηλεκτροκινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος, ωστόσο, δεν είναι ίδια, αλλά μάλλον σταθερή. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με πολλούς κινητήρες συνεχούς ρεύματος. Οι ηλεκτροκινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος δεν απαιτούν τις βούρτσες (επαφές ισχύος) ή τους ηλεκτροκινητήρες που χρειάζονται οι κινητήρες DC.
Οι εφευρέσεις του Tesla άλλαξαν άψογα το τοπίο των κινητήρων, επιτρέποντας πιο αποτελεσματικές και αξιόπιστες συσκευές. Αυτοί οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος επανάσταση στους κλάδους και άνοιξε το δρόμο για χρήσεις σε πολλές συσκευές που χρησιμοποιούνται στον 21ο αιώνα, όπως αλεστικοί καφέ, ανεμιστήρες ντους, κλιματιστικά και ψυγεία.
Πόσα είδη μοτέρ υπάρχουν;
Υπάρχουν διάφοροι τύποι ηλεκτροκινητήρων εναλλασσόμενου ρεύματος και λειτουργούν με βάση την ίδια βασική αρχή. Πολλοί από αυτούς τους κινητήρες είναι μια παραλλαγή των ηλεκτροκινητήρων εναλλασσόμενου ρεύματος, αν και ο πιο πρόσφατος ηλεκτροκινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος μόνιμου μαγνήτη (PMAC) λειτουργεί λίγο διαφορετικά.
Ο πιο συνηθισμένος κινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος είναι ο πολύ ευέλικτος τριφασικός επαγωγικός κινητήρας. Αυτός ο πολυφασικός κινητήρας λειτουργεί με υστέρηση παρά με σύγχρονη ταχύτητα. Αυτή η διαφορά στην ταχύτητα ονομάζεται ολίσθηση κινητήρα. Τα επαγόμενα ρεύματα που ρέουν στον ρότορα προκαλούν αυτή την ολίσθηση, η οποία αντλεί υψηλό ρεύμα από την αρχή. Λόγω της ολίσθησης, αυτοί οι κινητήρες θεωρούνται ασύγχρονοι. Οι τριφασικοί επαγωγικοί κινητήρες διαθέτουν υψηλή ισχύ και απόδοση, με υψηλή ροπή εκκίνησης. Αυτοί οι κινητήρες χρειάζονται συχνά μια μηχανική δύναμη εκκίνησης για να θέσουν τον δρομέα σε κίνηση. Οι τριφασικοί επαγωγικοί κινητήρες είναι ισχυροί κινητήρες που χρησιμοποιούνται συνήθως σε βιομηχανικές συσκευές.
Οι κινητήρες σκίουρων είναι ένας τύπος κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος στον οποίο οι ράβδοι αλουμινίου ή χαλκού στον ρότορα βρίσκονται παράλληλα με τον άξονα. Το μέγεθος και το σχήμα των αγώγιμων ράβδων επηρεάζει τη ροπή και την ταχύτητα. Το όνομα προέρχεται από την ομοιότητα της συσκευής με ένα κλουβί.
Ένας κινητήρας επαγωγής περιελισσόμενου ρότορα είναι ένα είδος κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος που αποτελείται από ένα ρότορα με περιελίξεις παρά με ράβδους. Οι κινητήρες επαγωγής περιελισσόμενου ρότορα χρειάζονται υψηλή ροπή εκκίνησης. Η αντίσταση εκτός του δρομέα επηρεάζει την ταχύτητα ροπής.
Ο μονοφασικός επαγωγικός ηλεκτροκινητήρας είναι ένα είδος ηλεκτροκινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος κατασκευασμένο με περιελίξεις εκκίνησης που προστίθενται σε ορθή γωνία με την περιέλιξη του κύριου στάτη. Οι γενικοί κινητήρες είναι μονοφασικοί και μπορούν να λειτουργούν είτε μέσω τροφοδοσίας AC είτε DC. Η ηλεκτρική σκούπα του σπιτιού σας μπορεί να περιέχει ένα γενικό κινητήρα.
Οι κινητήρες πυκνωτών είναι ένας τύπος ηλεκτροκινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος ο οποίος συνεπάγεται την προσθήκη χωρητικότητας για τη δημιουργία μιας μετατόπισης φάσης μεταξύ των περιελίξεων. Είναι κατάλληλα για μηχανές που απαιτούν υψηλή ροπή εκκίνησης, όπως συμπιεστές.
Οι ηλεκτροκινητήρες με κυκλώματα πυκνωτών είναι ένας τύπος μονοφασικού μοτέρ εναλλασσόμενου ρεύματος που εξισορροπεί την καλή ροπή εκκίνησης και τη λειτουργία. Αυτοί οι κινητήρες χρησιμοποιούν πυκνωτές συνδεδεμένους με βοηθητικές περιελίξεις εκκίνησης. Θα βρείτε κινητήρες σε πυκνωτές σε μερικούς ανεμιστήρες κλιβάνου. Οι κινητήρες εκκίνησης πυκνωτών χρησιμοποιούν έναν πυκνωτή με εκκίνηση που μπορεί να δημιουργήσει τη μεγαλύτερη ροπή εκκίνησης. Και οι δύο αυτοί τύποι κινητήρων απαιτούν δύο πυκνωτές εκτός από έναν διακόπτη, έτσι ώστε τα εξαρτήματά τους να αυξήσουν την τιμή τέτοιων κινητήρων. Εάν απομακρυνθεί ο διακόπτης, ο προκύπτων κινητήρας μοριακού πυκνωτή λειτουργεί με χαμηλότερο κόστος αλλά χρησιμοποιεί επίσης χαμηλότερη ροπή εκκίνησης. Αυτοί οι τύποι κινητήρων εναλλασσομένου ρεύματος, ενώ είναι πιο δαπανηροί για να λειτουργούν, λειτουργούν καλά για ανάγκες υψηλής ροπής, όπως συμπιεστές αέρα και αντλίες κενού.
Οι κινητήρες χωριστής φάσης είναι ένας τύπος ηλεκτροκινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος ο οποίος χρησιμοποιεί εκτόξευση εκκίνησης μικρής διαμέτρου και διαφορετική αντίσταση στους λόγους αντίδρασης. Αυτό αποδίδει μια διαφορά φάσης μέσω στενών αγωγών. Οι κινητήρες χωριστής φάσης δίνουν χαμηλότερη ροπή εκκίνησης από τους άλλους κινητήρες πυκνωτών και υψηλό ρεύμα εκκίνησης. Ως εκ τούτου, οι κινητήρες χωριστής φάσης χρησιμοποιούνται συνήθως σε μικρούς ανεμιστήρες, μικρούς μηχανισμούς λείανσης ή ηλεκτρικά εργαλεία. Η ιπποδύναμη των κινητήρων χωριστής φάσης μπορεί να φτάσει μέχρι και τα 1/3 hp.
Οι κινητήρες με σκιασμένο πόλο είναι ένας τύπος μονοφασικού κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος χαμηλού κόστους με ένα τύλιγμα. Οι κινητήρες με σκιασμένο πόλο βασίζονται στη μαγνητική ροή μεταξύ μη σκιασμένων και σκιασμένων τμημάτων σπείρας σκίασης από χαλκό. Αυτά χρησιμοποιούνται καλύτερα ως μικρές, μοτέρ μιας χρήσης που δεν απαιτούν μακροχρόνιο χρόνο ή μεγάλη ροπή.
Οι σύγχρονοι κινητήρες ονομάζονται έτσι επειδή οι μαγνητικοί πόλοι που παράγουν στρέφουν τον δρομέα σε σύγχρονη ταχύτητα. Ο αριθμός των ζευγών πόλων καθορίζει την ταχύτητα ενός σύγχρονου κινητήρα. Οι υποτύποι των σύγχρονων κινητήρων περιλαμβάνουν τριφασικούς και μονούς σύγχρονους κινητήρες.
Οι κινητήρες υστέρησης είναι χαλύβδινοι κύλινδροι που δεν έχουν περιελίξεις ή δόντια. Αυτοί οι κινητήρες έχουν σταθερή ροπή και λειτουργούν ομαλά, έτσι χρησιμοποιούνται συχνά σε ρολόγια.
Οι περισσότεροι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος χρησιμοποιούν ηλεκτρομαγνήτες επειδή αυτές δεν εξασθενίζουν, σε αντίθεση με τους μόνιμους μαγνήτες. Ωστόσο, οι νεώτερες τεχνολογίες έχουν καταστήσει τους κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος μόνιμους μαγνήτες βιώσιμους και ακόμη προτιμότερους σε ορισμένες περιπτώσεις. Οι μόνιμοι μαγνήτες κινητήρες AC ή PMAC χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές που απαιτούν ακριβή ροπή και ταχύτητα. Αυτοί είναι αξιόπιστοι, δημοφιλείς κινητήρες που χρησιμοποιούνται σήμερα. Οι μαγνήτες τοποθετούνται σε ένα ρότορα, είτε στην επιφάνειά του είτε στις πλάκες του. Οι μαγνήτες που χρησιμοποιούνται στα PMAC κατασκευάζονται από στοιχεία σπάνιων γαιών. Παράγουν περισσότερη ροή από τους επαγωγικούς μαγνήτες. Τα PMAC είναι σύγχρονα μηχανήματα που λειτουργούν με υψηλή απόδοση και λειτουργούν εάν οι ανάγκες ροπής είναι μεταβλητές ή σταθερές. Τα PMAC λειτουργούν σε χαμηλότερες θερμοκρασίες από τους άλλους κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος. Αυτό βοηθά στη μείωση της φθοράς στα εξαρτήματα του κινητήρα. Λόγω της υψηλής απόδοσής τους, τα PMAC χρησιμοποιούν λιγότερη ενέργεια. Τα υψηλότερα αρχικά κόστη τελικά αντισταθμίζονται από τη μακροπρόθεσμη λειτουργία αυτού του αποτελεσματικού κινητήρα.
Μπορεί οποιοσδήποτε εναλλασσόμενος κινητήρας να είναι μεταβλητός;
Ένα από τα αξιοθέατα των κινητήρων DC είναι το γεγονός ότι η ταχύτητά τους μπορεί να ποικίλει. Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος, ωστόσο, δεν τείνουν να λειτουργούν με μεταβλητή ταχύτητα. Τρέχουν με σταθερή ταχύτητα ανεξάρτητα από το φορτίο τους. Αυτό είναι χρήσιμο για τη διατήρηση της ακριβούς ταχύτητας. Ωστόσο, ορισμένες εφαρμογές δικαιούνται μεταβλητή ταχύτητα. Οι προσπάθειες αλλαγής της ταχύτητας των ηλεκτροκινητήρων AC θα μπορούσαν να προκαλέσουν βλάβη ή υπερθέρμανση. Ωστόσο, υπάρχουν τρόποι για να επιλύσετε αυτά τα ζητήματα και να δημιουργήσετε ένα κινητήρα AC με μεταβλητή ταχύτητα. Υπάρχουν μηχανικές λύσεις για την αλλαγή της ταχύτητας των ηλεκτροκινητήρων εναλλασσόμενου ρεύματος. Αυτό μπορεί να γίνει μέσω τροχαλιών σε ορισμένες συσκευές, όπως με ένα τόρνο. Μια άλλη μηχανική λύση είναι να χρησιμοποιήσετε έναν κύλινδρο.
Πολλά από τα σημερινά μηχανήματα εξακολουθούν να λειτουργούν με βάση τις αρχικές αρχές κινητήρων AC επαγωγής του Νικολά Τέσλα. Αυτοί οι κινητήρες έχουν αντέξει τη δοκιμασία του χρόνου λόγω της προσαρμοστικότητας και της αντοχής τους. Οι μηχανικοί επιδιώκουν να κάνουν τους κινητήρες πιο αποδοτικούς, με λιγότερη φθορά και παραγωγή θερμότητας, αποδίδοντας χαμηλότερο κόστος και χαμηλότερο πόδι στο περιβάλλον.