Innehåll
- TL; DR (för lång; läste inte)
- Vad är principen för motorn?
- Hur fungerar en växelströmsmotor?
- Hur många typer av motorer finns det?
- Kan någon växelströmsmotor vara variabel hastighet?
Nikola Tesla uppfann växelströmsmotorer, eller växelströmsmotorer, i slutet av 1800-talet. AC-motorer skiljer sig från likströms- eller likströmsmotorer i sin användning av växelström, vilket ändrar riktning. AC-motorer omvandlar elektrisk energi till mekanisk energi. AC-motorer används fortfarande kraftigt i det moderna livet, och du kan hitta dem i apparater och prylar i ditt eget hem.
TL; DR (för lång; läste inte)
Växelströmsmotorer eller växelströmsmotorer uppfanns av Nikola Tesla på 1800-talet. AC-motorteori innebär användning av elektromagneter med strömmar för att skapa kraft, och därför rörelse.
Vad är principen för motorn?
Motorns enklaste princip är att använda elektromagneter med strömmar för att skapa kraft för att förflytta något - med andra ord för att konvertera elektrisk energi till roterande mekanisk energi. Motorer är inställda med elektromagneter i kapslade ringar med magnetpolariteter som växlar norr till söder i ringarna. Rotormagneter rör sig medan statormagneter inte gör det. Dessa elektromagneters nord-syd-polaritet måste ständigt vända.
Hur fungerar en växelströmsmotor?
Före Teslas uppfinningar var likströmsmotorer den presiderande typen av motor. En växelströmsmotor fungerar genom att applicera växelström på statorlindningar, som ger ett roterande magnetfält. Eftersom magnetfältet roterar på detta sätt behöver en växelströmsmotor inte kraft eller mekaniskt hjälpmedel för att appliceras på rotorn. Rotorn roterar via magnetfältet och skapar vridmoment på motorens drivaxel. Rotationshastigheten varierar beroende på antalet magnetiska poler i en stator. Denna hastighet kallas synkron hastighet. AC-induktionsmotorer arbetar emellertid med fördröjning eller slirning för att möjliggöra flöde av rotorström.
Olika växelströmsmotorer kommer att ha olika antal poler och därför varierande hastigheter i jämförelse med varandra. Varvtalet för en växelströmsmotor är dock inte i sig själv, utan ganska konstant. Detta är i kontrast till många likströmsmotorer. AC-motorer behöver inte borstar (kraftkontakter) eller kommutatorer som likströmsmotorer behöver.
Teslas uppfinningar förändrade enormt landskapet hos motorer, vilket möjliggjorde mer effektiva och tillförlitliga enheter. Dessa växelströmsmotorer revolutionerade industrierna och banade vägen för användning i många apparater som användes under 2000-talet, som kaffekvarnar, duschfläktar, luftkonditioneringsapparater och kylskåp.
Hur många typer av motorer finns det?
Flera typer av växelmotorer finns och fungerar enligt samma grundprincip. Många av dessa motorer är en variation av induktions AC-motorer, även om den nyare permanentmagnet AC-motorn, eller PMAC, fungerar lite annorlunda.
Den vanligaste växelströmsmotorn är den mycket mångsidiga trefasinduktionsmotorn. Denna polyfasmotor arbetar med en fördröjning snarare än med den synkrona hastigheten. Denna skillnad i hastighet kallas motorslip. Inducerade strömmar som strömmar i rotorn orsakar denna glidning, som drar hög ström vid starten. På grund av slipen betraktas dessa motorer som asynkrona. Tre-fas induktionsmotorer har hög effekt och effektivitet med högt startmoment. Sådana motorer behöver ofta en mekanisk startkraft för att sätta rotorn i rörelse. Tre-fas induktionsmotorer är kraftfulla motorer som vanligtvis används i industriella apparater.
Ekor-burmotorer är en typ av växelströmsmotor där aluminium- eller kopparledande stänger på rotorn ligger parallellt med axeln. Ledarnas storlek och form påverkar vridmoment och hastighet. Namnet härstammar från enhetens likhet med en bur.
En sårrotorinduktionsmotor är en typ av växelströmsmotor som består av en rotor med lindningar snarare än stänger. Sårrotorinduktionsmotorer behöver högt startmoment. Motstånd utanför rotorn påverkar vridmomentets hastighet.
Enfasinduktionsmotorn är en typ av växelströmsmotor tillverkad med en startlindning tillagd i rät vinkel till huvudstatorns lindning. Universella motorer är enfasmotorer och kan drivas antingen via växelström eller likström. Ditt hems dammsugare innehåller troligen en universalmotor.
Kondensatormotorer är en typ av växelströmsmotor som innebär att kapacitans läggs till för att skapa en fasförskjutning mellan lindningarna. De är praktiska för maskiner som kräver högt startmoment, till exempel kompressorer.
Kondensatorkörda motorer är en typ av enfas växelströmsmotor som balanserar bra startmoment och körning. Dessa motorer använder kondensatorer anslutna med extra startlindningar. Du hittar kondensatordrivna motorer i vissa ugnsfläktar. Kondensatorstartmotorer använder en kondensator med startlindning som kan skapa det största startmomentet. Båda dessa typer av motorer kräver två kondensatorer utöver en omkopplare, så deras delar höjer priset för sådana motorer. Om brytaren tas bort fungerar den resulterande permanenta kondensatormotorn till en lägre kostnad men använder också lägre startmoment. Dessa typer av växelströmsmotorer, även om de är dyrare att använda, fungerar bra för behov av högt vridmoment såsom luftkompressorer och vakuumpumpar.
Splitfasmotorer är en typ av växelströmsmotor som använder startlindning med liten gas och olika motstånd mot reaktansförhållanden. Detta ger en fasskillnad via smala ledare. Delade fasmotorer ger lägre startmoment än andra kondensatormotorer och hög startström. Därför används splitfasmotorer vanligtvis i små fläktar, små kvarnar eller elverktyg. Delkraftmotors hästkrafter kan nå upp till 1/3 hk.
Skuggade polmotorer är en typ av enfas induktions AC-motor med låg kostnad med en lindning. Skuggade polmotorer förlitar sig på magnetiskt flöde mellan oskuggade och skuggade delar av en skuggningsspole tillverkad av koppar. Dessa används bäst som små engångsmotorer som inte kräver lång tid eller mycket vridmoment.
Synkronmotorer benämns så på grund av att de magnetiska polerna de genererar vrider rotorn med synkron hastighet. Antalet polpar bestämmer hastigheten för en synkronmotor. Undertyper av synkronmotorer inkluderar trefas och enkla synkronmotorer.
Hysteresmotorer är stålcylindrar som inte har lindningar eller tänder. Dessa motorer har konstant vridmoment och fungerar smidigt, så de används ofta i klockor.
De flesta växelströmsmotorer använder elektromagneter eftersom de inte försvagas, till skillnad från permanentmagneter. Nyare teknik har emellertid gjort AC-motorer med permanentmagnet livskraftiga och till och med att föredra under vissa omständigheter. Permanenta magnetiska AC-motorer eller PMAC används för applikationer som kräver exakt vridmoment och hastighet. Dessa är pålitliga, populära motorer som används idag. Magneter är monterade på en rotor, antingen på ytan eller i dess lamineringar. Magneterna som används i PMAC är tillverkade av sällsynta jordartsmetaller. De producerar mer flöde än induktionsmagneter. PMAC är synkrona maskiner som arbetar med hög verkningsgrad och fungerar oavsett om behoven för vridmoment är varierande eller konstant. PMAC körs vid kallare temperatur än andra växelströmsmotorer. Detta hjälper till att minska slitaget på motordelar. På grund av deras höga effektivitet använder PMAC: er mindre energi. Högre framkostnader kompenseras i slutändan av den effektiva motorens långsiktiga drift.
Kan någon växelströmsmotor vara variabel hastighet?
En av attraktionerna för likströmsmotorer är det faktum att deras hastighet kan varieras. AC-motorer tenderar emellertid inte att löpa med variabel hastighet. De körs med konstant hastighet oavsett belastning. Detta är användbart för att upprätthålla exakt hastighet. Vissa applikationer garanterar dock variabel hastighet. Försök att ändra växelströmsmotorer kan leda till skador eller överhettning. Det finns dock sätt att lösa dessa problem och göra en växelströmsmotor med variabel hastighet. Det finns mekaniska lösningar för att ändra växelströmsmotorns hastighet. Detta kan göras via remskivor i vissa enheter, till exempel med en svarv. En annan mekanisk lösning är att använda en jackaxel.
Många av dagens maskiner fungerar fortfarande på grundval av Nikola Teslas ursprungliga AC-induktionsmotorprinciper. Dessa motorer har motstått tidstestet på grund av deras anpassningsförmåga och hållbarhet. Ingenjörer försöker effektivisera motorerna med mindre slitage och värmeproduktion, vilket ger lägre kostnader och lägre fot på miljön.