Makina rrymë alternative Ka dy lloje. Këto janë makina sinkrone dhe asinkrone. U makina sinkrone Shpejtësia e rrotullimit të rotorit varet rreptësisht nga frekuenca e rrymës alternative. Mund të themi se shpejtësia e rrotullimit është "sinkrone" me frekuencën e rrymës. Nuk është e vështirë të merret me mend se në makinat asinkrone shpejtësia e rrotullimit në përgjithësi varet nga ngarkesa në bosht dhe jo nga frekuenca e rrymës së furnizimit.
Ngarkesa dhe përcjellësi janë të lidhur me një unazë rrëshqitëse. Një unazë rrëshqitëse është një lidhës që është në gjendje të transmetojë energji elektrike midis pjesëve rrotulluese të një makine. Ai përbëhet nga një unazë dhe furça, njëra prej të cilave është e palëvizshme në raport me tjetrën. Këtu unaza është ngjitur në përcjellës dhe duart janë ngjitur në ngarkesë. Rryma gjenerohet në përcjellësin rrotullues dhe kalon në unazat e rrëshqitjes, të cilat rrotullohen kundër furçës. Rryma transferohet përmes furçave në ngarkesë dhe për këtë arsye sistemi furnizohet me energji.
Drejtimi i rrymës ndryshon me çdo gjysmë rrotullimi të spirales. Kur njëra anë e lakut lëviz në polin tjetër të fushës magnetike, rryma në lak ndryshon drejtimin. Kjo lloj rryme që ndryshon drejtimin njihet si rrymë alternative, dhe figura tregon se si ndodh kjo kur një përcjellës rrotullohet.
Përveç ndarjes në makina elektrike sinkrone dhe asinkrone, ato ndahen edhe sipas qëllimit të tyre. Këta mund të jenë gjeneratorë. Kjo është, një makinë që konverton energjinë mekanike rrotulluese në rrymë elektrike alternative. Makina që transformon energji elektrike Në terma mekanikë quhet motor. Ekziston edhe një klasë tjetër e makinave elektrike. Ata e shndërrojnë energjinë elektrike, gjithashtu në energji elektrike, por me një frekuencë ose tension të ndryshëm.
Ato mund të gjenden në makina për të ngarkuar baterinë e makinës. Një komutator i unazës së ndarë akomodon një ndryshim në drejtimin e rrymës në lak, duke krijuar një rrymë rrymë e vazhdueshme, duke kaluar nëpër furça dhe duke dalë nga zinxhiri. Nëse rryma ndryshon drejtimin në të njëjtën kohë që komutatori shkëmben anët, qarku i jashtëm do të ketë gjithmonë rrymë që rrjedh në të njëjtin drejtim. Problemet që lidhen me krijimin dhe prishjen e kontaktit elektrik me një spirale në lëvizje janë shkëndija dhe nxehtësia, veçanërisht nëse gjeneratori rrotullohet me shpejtësi të lartë.
Një makinë sinkrone AC është një makinë në të cilën: fusha kryesore magnetike, pra fusha e statorit, krijohet nga rryma e drejtpërdrejtë. Në një rast të veçantë, mund të jetë edhe një magnet i përhershëm. Dhe rotori rrotullohet në frekuencën e ndryshimit të rrymës.
Formula 1 - varësia e shpejtësisë së rotorit të një makine sinkrone nga frekuenca e rrymës alternative.
Nëse atmosfera përreth makinës përmban avuj të ndezshëm ose shpërthyes, problemet praktike të kontakteve të furçave të ndezjes janë edhe më të mëdha. Parimet bazë të funksionimit të një motori elektrik janë të njëjta me ato të një gjeneratori, me përjashtim të faktit që motori e shndërron energjinë elektrike në energji mekanike.
Një motor elektrik është një pajisje që konverton energjinë elektrike në energji mekanike. Nëse dikush do të vendoste një grimcë të ngarkuar në lëvizje në një fushë magnetike, ajo do të përjetonte një forcë të quajtur forca Lorentz. Forca Lorentz është forca e përjetuar nga një grimcë e ngarkuar në lëvizje në një fushë elektrike dhe magnetike.
ku n është frekuenca në të cilën rrotullohet rotori, e matur në rrotullime për minutë. Kjo do të thotë, sa rrotullime të plota do të bëjë rotori në një minutë.
f Frekuenca e furnizimit me AC
p numri i çifteve të poleve në sistemin magnetik të makinës
Ku \\ është forcë, \\ është ngarkesë elektrike, \\ është shpejtësia e grimcës së ngarkuar dhe \\ është forca e fushës magnetike. Forca në një përcjellës përcjellës për shkak të një fushe magnetike quhet ligji i Amperit. Drejtimi i forcës magnetike është pingul me drejtimin e rrymës dhe drejtimin e fushës magnetike dhe mund të gjendet duke përdorur dorën e djathtë siç tregohet në figurën më poshtë. Përdor dorën e djathtë; Gishti juaj i parë do të tregojë në drejtim të rrymës, gishti i dytë do të tregojë në drejtim të fushës magnetike dhe gishti i madh do të tregojë në drejtimin e forcës.
Të dy motorët dhe gjeneratorët mund të shpjegohen duke përdorur një spirale që rrotullohet në një fushë magnetike. Në një gjenerator, një spirale është e lidhur me një qark të jashtëm që rrotullohet, duke rezultuar në një ndryshim në fluks që shkakton një emf. Në një motor, një spirale me rrymë në një fushë magnetike përjeton një forcë në të dy anët e spirales, duke krijuar një forcë rrotulluese që e bën atë të rrotullohet.
Figura 1 - Pamje seksionale e një makine sinkrone
Makinat sinkrone përdoren kryesisht si motorë elektrikë dhe gjeneratorë të rrymës alternative. Konvertuesit e frekuencës, si rregull, nuk bëhen prej tyre. Avantazhi kryesor i një makinerie elektrike sinkrone është se është e lehtë për të rregulluar shpejtësinë e rrotullimit të boshtit. Prandaj, ato përdoren shpesh në sistemet e automatizimit.
Kur motori i një makine është në punë, alternatori ngarkon baterinë dhe fuqizon sistemin elektrik të makinës. Mundohuni të zbuloni vlerat e ndryshme të rrymës të prodhuara nga alternatorët për tipe te ndryshme makina Krahasoni ato për të parë se cilët numra kanë kuptim në botën reale. Do të gjeni vlera të ndryshme për makina, kamionë, autobusë, varka etj. përpiquni të gjeni se cilat makina të tjera mund të kenë alternatorë.
Motori fillestar kërkon rrymë shumë të lartë për të kthyer motorin dhe është i lidhur me një bateri me kabllo të mëdha për të mbajtur rrymën e lartë. Energjia elektrike e prodhuar nga termocentralet e mëdha është zakonisht me tension të ulët, i cili shndërrohet në tension të lartë. Është më efikase të shpërndahet energjia elektrike në distanca të gjata në formën e linjave të tensionit të lartë.
Një makinë asinkrone është një makinë në të cilën fusha kryesore magnetike e statorit krijohet nga një alternim goditje elektrike. Dhe shpejtësia e rrotullimit të boshtit nuk varet rreptësisht nga frekuenca e rrymës së furnizimit. Makinat asinkrone ndahen në komutator dhe pa komutator. Makinat kolektore përdoren jashtëzakonisht rrallë pasi ato janë më të shtrenjta për t'u prodhuar dhe besueshmëria e tyre është më e ulët. Makinat elektrike asinkrone përdoren më shpesh si motorë elektrikë.
Ushtrimi 1: Gjeneratorët dhe motorët
Tensionet e larta mbulohen më pas deri në 240 V për konsum në shtëpi dhe zyra. Kjo zakonisht bëhet brenda disa kilometrave nga vendi ku do të përdoret. Tregoni ndryshimin midis një gjeneratori dhe një motori. Përdorni ligjin e Faradeit për të shpjeguar pse një rrymë induktohet në një spirale që rrotullohet në një fushë magnetike.
Nëse rrotullimi i bobinës është i tillë që fluksi nuk ndryshon, d.m.th. sipërfaqja e spirales mbetet paralele me fushën magnetike, atëherë nuk do të ketë emf të induktuar. Vizatoni një diagram për të mbështetur përgjigjen tuaj. Një përcjellës në formë spirale është i lidhur me një unazë rrëshqitëse. Përçuesi më pas rrotullohet manualisht në një fushë magnetike, duke gjeneruar një emf të alternuar. Unazat e rrëshqitjes lidhen me ngarkesën përmes furçave. Kjo lloj rryme që ndryshon drejtimin njihet si rrymë alternative. Një çelës unazë e ndarë akomodon ndryshimet e drejtimit. nga rryma në qark, duke krijuar kështu një rrymë të drejtpërdrejtë përmes furçave dhe jashtë qarkut.
Figura 2 - Shembull i një makine elektrike asinkrone
Çdo makinë, qoftë sinkron apo asinkron, është në gjendje të funksionojë në të dy mënyrat. Kjo është, si motori elektrik ashtu edhe alternatori.
» veçoritë dhe funksionimi i makinave elektrike të ndryshueshme.
Shpjegoni pse një spirale e rrymës e vendosur në një fushë magnetike do të kthehet. Referojuni forcës së ushtruar mbi ngarkesat lëvizëse nga një fushë magnetike dhe çift rrotullues në një spirale. Një spirale me rrymë në një fushë magnetike përjeton një forcë në të dy anët e spirales që nuk është paralele me fushën e magneteve, duke krijuar një forcë rrotulluese që e bën atë të kthehet. Çdo rrymë që mbart spiralen mund të ndjejë një forcë në fushën magnetike. Forca lidhet me komponentin magnetik të forcës së Lorencit në ngarkesat lëvizëse në një përcjellës, i quajtur ligji i Amperit.
Tema: Veçoritë dhe funksionimi i makinave elektrike AC.
Nga vetë emri është e qartë se tipar dallues Karakteristika unike e këtij lloji të makinave elektrike është se ato funksionojnë me rrymë alternative. Nëse, me rrymë të vazhdueshme, grimcat e ngarkuara elektrike lëvizin vetëm në një drejtim dhe mund të ndryshojnë intensitetin e tyre (madhësia e ndryshimit të potencialit, tensioni) brenda një diapazoni të caktuar, atëherë rryma alternative ka karakteristika të reja - si frekuenca, forma e saj, etj. E cila natyrisht ndikon në projektimin e drejtpërdrejtë dhe parimin e funksionimit të makinës elektrike. Në artikull do të analizojmë tiparet kryesore dhe funksionimin e makinave elektrike AC.
Forca në anët e kundërta të spirales do të jetë në drejtime të kundërta, sepse ngarkesat lëvizin në drejtime të kundërta. Shpjegoni parimin bazë të funksionimit të një motori elektrik. Në vend që të rrotullohen sythe përmes një fushe magnetike për të krijuar energji elektrike, rryma kalon nëpër tela për të krijuar elektromagnet.
Magnetët e jashtëm më pas do të sprapsin elektromagnetët dhe do ta rrotullojnë boshtin si një motor elektrik. Jepni shembuj të përdorimit të motorëve. Një motor ose motor elektrik është një pajisje që ka çuar në një nga përparimet më të mëdha në inxhinieri dhe teknologji që nga shpikja e energjisë elektrike. Një motor nuk është gjë tjetër veçse një pajisje elektromekanike që shndërron energjinë elektrike në energji mekanike. Për shkak të motorëve, jeta është ajo që është sot në shekullin e 21-të. Pa motorin, ne jetonim ende në epokën e Sir Thomas Edison, ku qëllimi i vetëm i energjisë elektrike do të ishte ngrohja e llambave.
Makinat elektrike AC janë pajisje elektrike që janë konvertues origjinalë të energjisë elektrike, parimi i funksionimit të të cilave bazohet në forcat e Lorencit dhe fenomenin e induksionit elektromagnetik, që funksionojnë me rrymë alternative. Makina të tilla elektrike përfshijnë shumë lloje - motorë elektrikë, gjeneratorë elektrikë, sinkronizues, transformatorë. Pra, bazuar në parimin e funksionimit të tyre, motorët dhe gjeneratorët ndahen në sinkron dhe asinkron. Për ta bërë të qartë shpjegimin e mëtejshëm, dua të them sa vijon.
Të ndryshme janë zhvilluar për qëllime të ndryshme specifike. Duke folur me fjalë të thjeshta, mund të themi se pajisja që krijon forcën rrotulluese është një motor. Parimi më themelor i funksionimit të një motori elektrik është se forca rrjedh në një drejtim pingul me rrymën, dhe në rrymë kur fusha dhe ndërveprojnë me njëra-tjetrën.
Që nga shpikja e motorëve, një numër i madh përparimesh janë bërë në këtë fushë të teknologjisë dhe është bërë jashtëzakonisht e rëndësishme për inxhinierët modernë. Kjo faqe e veçantë web merr parasysh faktin e lartpërmendur dhe jep pershkrim i detajuar të gjithë motorët kryesorë elektrikë dhe pjesët e motorit të përdorur në epokën aktuale.
Karakteristika kryesore e makinave elektrike AC, të cilat konvertojnë energjinë elektrike në energji mekanike ose anasjelltas, është ndërveprimi i fushave magnetike, njëra prej të cilave është rrotulluese, dinamike (e marrë për shkak të funksionimit të rrymës alternative - ndryshimet ciklike në rrymë dhe tension, si në madhësi ashtu edhe në pole), dhe fusha tjetër është në një farë kuptimi statike, konstante. Rrjedhimisht, për të marrë lëvizjen e rotorit, fusha magnetike lëvizëse duhet të veprojë në një fushë konstante, e cila gjeneron lëvizje mekanike bosht makine. Kjo është më afër me motorët elektrikë, që funksionojnë në një parim tjetër. Ekzistojnë dy parime të ndryshme të funksionimit të makinave elektrike të ndryshueshme (motorë dhe gjeneratorë) - sinkron dhe asinkron.
Klasifikimi ose llojet e motorëve
1-fazor motori asinkron Llojet e veçanta të motorëve. . Për shkak të bashkëveprimit të fushës magnetike dhe këtyre rrymave qarkulluese, rotori fillon të rrotullohet dhe vazhdon të rrotullohet. Një motor asinkron njëfazor, si ai 3-fazor, funksionon në parimin e induksionit të emf. për shkak, por ndryshimi i vetëm është se ai funksionon me fuqi njëfazore dhe metodat e tij të fillimit përcaktohen nga dy teori të mirëpërcaktuara, përkatësisht teoria e rrotullimit të dyfishtë dhe teoria e fushës tërthore. Përveç katër llojeve kryesore të motorëve të përmendur më lart, ekzistojnë disa lloje të motorëve elektrikë të veçantë si motorët me induksion linear, etj. me veçori të veçanta që janë zhvilluar sipas nevojave të industrisë ose për një pajisje specifike specifike siç është përdorimi për shkak të kompaktësisë së saj.
Parimi i përgjithshëm i funksionimit të një makine elektrike asinkrone AC është si më poshtë. Le të shohim versionin klasik trefazor. Ka tre mbështjellje në stator, me të cilat janë të lidhura tre fazat elektrike. Nga inxhinieria elektrike dihet se rrymë trefazore përfaqëson një ndryshim ciklik në madhësinë e rrymës dhe tensionit që rrjedh pa probleme në një rreth (sinusoidi i zakonshëm që ndryshon pa probleme). Domethënë maksimumi fuqia elektrike kalon pa probleme nga një pikë, duke dredhur në tjetrën, natyrisht në anën e kundërt të rrethit do të ketë një minimum fuqie. Pra, kur tensioni trefazor furnizohet me tre mbështjellje të statorit motor elektrik asinkron kemi një fushë magnetike rrotulluese frekuenca e së cilës është 50 Hz (frekuenca standarde e prodhimit).
Motorët elektrikë ndahen gjerësisht në dy kategori. Kjo fushë krijohet ose nga magnet të përhershëm ose mbështjellje elektromagnetike. 2 - Rotori Kur këto mbështjellje janë të aktivizuara, ato krijojnë një fushë magnetike. Polet magnetike të kësaj fushe të rotorit do të tërhiqen nga polet e kundërta të krijuara nga statori, duke bërë që rotori të rrotullohet. Ndërsa motori rrotullohet, mbështjelljet ndërrohen vazhdimisht në një sekuencë të ndryshme në mënyrë që polet magnetike të krijuara nga rotori të mos mbivendosen me polet e krijuara në stator. Ky ndërrim i fushës në mbështjelljet e rotorit quhet komutim. 3 - Furça dhe komutator Ndërsa motori rrotullohet, furçat e karbonit rrëshqasin përgjatë komutatorit, duke krijuar kontakt me segmente të ndryshme të komutatorit. Segmentet janë bashkangjitur në kthesa të ndryshme të rotorit në mënyrë që një fushë magnetike dinamike të krijohet brenda motorit kur voltazhi aplikohet në furçat e motorit. Disavantazhet: Për shkak se magnetët e përhershëm prodhojnë densitet më të dobët të fluksit dhe më pas fusha të jashtme shunt, motorë të tillë kanë çift rrotullues të induktuar më të ulët. Gjithmonë ekziston rreziku i demagnetizimit nga efektet intensive të ngrohjes ose reagimit të armaturës.
- Konsumimi i furçave ndodh dhe rritet në mënyrë dramatike në kushte presioni të ulët.
- Prandaj ato nuk mund të përdoren në zemrat artificiale.
Gjithashtu nga elektrofizika dihet se kur vendoset përcjellës elektrik Në një fushë magnetike alternative, në skajet e saj shfaqet një ndryshim potencial dhe nëse është i mbyllur (lidhni skajet), do të rrjedhë një rrymë, e cila formon fushën e saj magnetike rreth vetes. Kjo është ajo që përdoret në makinat elektrike asinkrone. Brenda makinës ka një rotor me kafaz ketri (është një dredha-dredha e thjeshtuar). Në një fushë magnetike rrotulluese, një EMF induktohet mbi të dhe zhvillon fushën e vet magnetike, e cila zmbrapset nga fusha e statorit. Ju lutemi vini re se fusha në një rotor me kafaz ketri mund të lindë vetëm për shkak të një vonese të një fushe nga tjetra, prandaj këto makina quhen asinkrone.
Këta motorë janë idealë për aplikime me çift rrotullues të lartë, siç janë automjetet tërheqëse, pasi rryma në stator dhe në armaturë rritet nën ngarkesë. Këtu është e nevojshme të përdoren kontaktorët e kundërt. . Përdoret në aplikime të tilla si mullinjtë e petëzimit, ngarkesat e papritura të gjalla, veglat e rënda të makinerive, grushta, etj.
- Ky motor ka çift rrotullues të mirë nisjeje dhe shpejtësi të qëndrueshme.
- Shpejtësia e boshtit është e rregullueshme, ndryshe nga motorët standardë.
Makinat sinkrone nuk kanë një vonesë të tillë. Atje, fusha e induktorit (fusha magnetike statike, konstante) duket se ngjitet në fushën rrotulluese të armaturës (fushë lëvizëse, dinamike), gjë që çon në funksionimin sinkron të fushave magnetike. Nëse në makinat asinkrone një fushë statike është pasojë e punës së një dinamike, atëherë në makinat sinkrone, në një kuptim të caktuar, arsyet e shfaqjes së një fushe rrotulluese dhe një fushe statike janë të pavarura nga njëra-tjetra, por ndërveprimi i tyre lejon funksionimin e një makine elektrike me rrymë alternative.
P.S. Ne do të flasim për makina elektrike specifike dhe funksionimin e tyre në një formë më të detajuar në artikuj të tjerë, por kjo ishte një pasqyrë e përgjithshme dhe një hyrje sipërfaqësore në temën e makinave elektrike me rrymë alternative.