Introducere
Motoarele electrice sunt responsabile pentru conversia energiei electrice în energie mecanică. Este un dispozitiv important în industria electronică și mecanică, deoarece joacă un rol esențial în construirea multor aparate electronice, unelte și mașini. Acest articol va fi un ghid pentru începători în lumea motoarelor electrice, deoarece va explora diferitele tipuri de motoare electrice, aplicațiile și multe altele.
Ce sunt motoarele electrice?
Motoarele electrice sunt dispozitive care transformă energia electrică în energie mecanică, de obicei folosind principiul electromagnetic. Cele mai multe motoare electrice funcționează prin interacțiunea câmpului magnetic al motorului și a curenților electrici înfășurați în jurul unui fir pentru a genera forță sub formă de cuplu furnizat pe axa motorului.
Motoarele electrice pot fi alimentate de surse de curent continuu (DC) precum redresoarele sau bateriile sau de surse de curent alternativ (AC) cum ar fi generatoarele electrice, rețelele electrice sau invertoarele. Motoarele electrice pot fi clasificate în funcție de tipul sursei de alimentare, construcție, aplicație și tipul de mișcare de ieșire.
Componentele Cheie ale Motoarelor Electrice
Motorul electric are părți diferite, dar componentele cheie sunt:
- Rulmenți pentru motoare electrice: Rotorul se rotește pe axa sa datorită suportului rulmenților din carcasă motorului. Rotorul se rotește pe axa sa datorită suportului rulmenților din carcasă motorului.
- Rotor de motor electric: Rotorul este un component al motorului care se mișcă și generează energie mecanică. Practic, acesta susține conductori care transportă curent, iar câmpul magnetic al statorului aplică o forță pentru a roti axa.
Cu toate acestea, alte rotoare au magneți permanenți, iar statorul deține conductoarele. Magneții permanenți oferă o eficiență ridicată pe o gamă mai mare de putere și viteză de lucru.
Spațiul de aer dintre rotor și stator permite rotirea acestuia. Spațiul dintre ele are un efect important asupra proprietăților electrice ale motorului. De obicei, este realizat să fie cât mai mic posibil, deoarece un spațiu mare poate duce la o performanță slabă. Motoarele electrice funcționează cu un factor de putere scăzut în principal din cauza designului lor.
- Stator de motor electric:Statorul înconjoară rotorul și găzduiește magneții de câmp. Acești magneți pot fi fie electromagneți, care sunt compuși din fire înfășurate pe un miez ferromagnetic din fier, fie magneți permanenți. Ei generează un câmp magnetic care trece prin înfășurarea rotorului, exercitând o forță asupra acestuia. Miezul de fier al statorului este compus din mai multe foi metalice subțiri cu izolație, denumite laminări. Laminările reduc pierderile de energie, care apar dacă se folosește un miez solid.
- Armatura Motor Electric: Armătura este realizată din sârmă înfășurată pe un miez ferromagnetic. Când un curent electric trece printr-o sârmă, acesta creează un câmp magnetic care exercită o forță Lorentz asupra sârmei, determinând rotorul să se rotească și să furnizeze un output mecanic. Bobine de sârmă sunt înfășurate în jurul unui miez de fier laminat pentru a crea poli magnetici atunci când sunt alimentate cu curent.
- Comutator Motor Electric: Un comutator este un întrerupător rotativ care inversează periodic fluxul de curent în înfășurarea rotorului pe măsură ce axul se rotește, furnizând curent alternativ sau direct rotorului. Acesta constă dintr-un cilindru format din mai multe secțiuni de contact metalic pe armătură. Contactele electrice cunoscute sub numele de perii sunt utilizate pentru a transfera curentul electric către rotor. Aceste perii sunt fabricate dintr-un material conductor moale, cum ar fi carbonul, care este apăsat pe comutator. Pe măsură ce rotorul se rotește, perii creează contacte glisante cu fiecare secțiune consecutivă a comutatorului, furnizând curent rotorului. În plus, înfășurările de sârmă ale rotorului sunt conectate la secțiunile comutatorului.
Tipuri de motoare electrice
Există mai multe tipuri de motoare electrice, iar acestea diferă prin modul în care sunt aranjate conductoarele și câmpul, precum și prin controlul care poate fi exercitat asupra ieșirilor mecanice, cuplului, vitezei și poziției. Unele dintre principalele tipuri de motoare electrice sunt discutate mai jos.
- Motoare DC
Un motor CC este orice mașină rotativă care convertește energia electrică din curent continuu (CC) în energie mecanică. Motoarele CC au fost utilizate frecvent deoarece pot fi alimentate de sisteme de iluminat cu curent continuu. Viteza motorului CC poate fi controlată pe o gamă largă fie printr-o sursă de tensiune variabilă, fie prin modificarea intensității curentului în înfășurarea sa de câmp.
Motoarele DC mici sunt folosite în aparate precum unelte și jucării, în timp ce cele mari sunt folosite pentru propulsia lifturilor și a macaralelor, vehicule electrice și acționări pentru morile de laminat pentru oțel.
- Motoare AC
Un motor AC este un motor electric care funcționează cu curent alternativ. Are un stator exterior cu bobine care creează un câmp magnetic. Un rotor interior este atașat la ax pentru a crea un al doilea câmp magnetic rotativ.
Există două tipuri principale de motoare AC: motoare sincrone și motoare de inducție. Motorul de inducție sau asincron se bazează exclusiv pe o mică diferență de viteză între viteza arborelui rotorului și câmpul magnetic rotativ al statorului, numită alunecare, care duce la curentul rotorului în înfășurarea AC a rotorului.
- Motoare 12V
Un motor DC de 12V este accesibil și mic, dar suficient de puternic pentru a fi utilizat în multe aplicații. Motoarele DC de 12V sunt de obicei fără perii și pot funcționa fără a folosi perii pentru a muta curentul electric. O proprietate unică a unui motor DC de 12V este tensiunea sa de funcționare.
- Motoare pas cu pas
Un motor pas cu pas, numit și motor pas, este un dispozitiv electromechanical care convertește impulsuri electrice în mișcări mecanice precise. Un motor DC fără perii împarte o revoluție completă în mai mulți pași echivalenți. Se caracterizează prin convertirea unei serii de impulsuri de intrare în unde pătrate în incrementuri definite cu precizie în poziția de rotație a axului.
Un motor pas cu pas cuprinde electromagneți cu dinți care înconjoară un rotor central, care este o piesă de fier în formă de roată dințată. Un microcontroler sau un circuit de conducere extern alimentează electromagneții.
- Motoare Industriale
Motoarele electrice industriale convertesc energia electrică în putere mecanică, producând forță rotativă sau liniară. Deși curenții CC alimentează unele motoare industriale, acestea sunt adesea alimentate de surse de curent alternativ (CA) precum rețelele electrice sau generatoarele.
Componentele unui motor industrial includ rotorul, statorul, bobina, spațiul de aer și comutatorul. Alte tipuri de motoare pe care trebuie să le cunoști sunt motoarele monofazate, motoarele servo, motoarele trifazate, motoarele electrice de 2CP, motoarele electrice de 1CP și motoarele fără perii.
Aplicații ale motoarelor electrice
Motoarele electrice sunt utilizate în principal în diverse aplicații, cum ar fi ventilatoarele și uneltele de mașină, pompele, alternatoarele, uneltele electrice, transportoarele, compresoarele, turbinele, morile de laminat, navele și morile de hârtie.
Motorul electric este important în diverse aplicații, cum ar fi încălzirea, răcirea și ventilarea cu curent alternativ de înaltă tensiune, vehiculele motorizate și aparatele de uz casnic.
Motoarele standardizate oferă energie mecanică adecvată pentru utilizare industrială. Aplicațiile includ unelte pentru mașini, unelte electrice, ventilatoare industriale, suflante și pompe, aparate electrocasnice, vehicule și unități de disc.
Motoarele mici sunt utilizate frecvent în ceasurile electrice, în timp ce frânarea regenerativă este adesea folosită în motoarele de tracțiune. Motoarele electrice sunt folosite pentru frânarea regenerativă în motoarele de tracțiune în mod invers ca generatoare care recuperează energia care altfel ar putea fi pierdută din cauza frecării și căldurii.