Hoje é impossível imaginar a civilização humana e a sociedade de alta tecnologia sem eletricidade. Um dos principais dispositivos que garantem o funcionamento dos aparelhos elétricos é o motor. Esta máquina encontrou a mais ampla distribuição: desde a indústria (ventiladores, trituradores, compressores) até o uso doméstico (máquinas de lavar, furadeiras, etc.). Mas qual é o princípio de funcionamento de um motor elétrico?
Destino
O princípio de funcionamento do motor elétrico e seus principais objetivos são transferir a energia mecânica necessária para a realização de processos tecnológicos para os corpos de trabalho. O próprio motor o gera devido à eletricidade consumida da rede. Essencialmente falando, o princípio de funcionamento de um motor elétrico é converter energia elétrica em energia mecânica. A quantidade de energia mecânica gerada por ele em uma unidade de tempo é chamada de potência.
Visualizaçõesmotores
Dependendo das características da rede de alimentação, podem ser distinguidos dois tipos principais de motores: em corrente contínua e em corrente alternada. As máquinas DC mais comuns são motores com excitação em série, independente e mista. Exemplos de motores CA são máquinas síncronas e assíncronas. Apesar da aparente diversidade, o dispositivo e o princípio de funcionamento de um motor elétrico para qualquer finalidade são baseados na interação de um condutor com corrente e um campo magnético, ou um ímã permanente (objeto ferromagnético) com um campo magnético.
Current loop - um protótipo do motor
O ponto principal em uma questão como o princípio de operação de um motor elétrico pode ser chamado de aparência de torque. Este fenômeno pode ser considerado usando o exemplo de um quadro com corrente, que consiste em dois condutores e um ímã. A corrente é fornecida aos condutores através de anéis de contato, que são fixados no eixo do quadro rotativo. De acordo com a famosa regra da mão esquerda, as forças atuarão no quadro, o que criará um torque em torno do eixo. Ele irá girar no sentido anti-horário sob a ação desta força total. Sabe-se que este momento de rotação é diretamente proporcional à indução magnética (B), intensidade da corrente (I), área do quadro (S) e depende do ângulo entre as linhas de campo e o eixo desta última. No entanto, sob a ação de um momento que muda de direção, o quadro oscilará. O que pode ser feito para criar um permanenteinstruções? Existem duas opções aqui:
- mudar o sentido da corrente elétrica no quadro e a posição dos condutores em relação aos pólos do ímã;
- mude a direção do próprio campo, enquanto o quadro gira na mesma direção.
A primeira opção é usada para motores CC. E o segundo é o princípio do motor CA.
Mudando a direção da corrente em relação ao ímã
Para alterar a direção do movimento das partículas carregadas no condutor do quadro com corrente, você precisa de um dispositivo que defina essa direção dependendo da localização dos condutores. Este projeto é implementado através do uso de contatos deslizantes, que servem para fornecer corrente ao loop. Quando um anel substitui dois, quando o quadro gira meia volta, a direção da corrente é invertida e o torque a retém. É importante notar que um anel é montado a partir de duas metades, que são isoladas uma da outra.
Projeto de máquina DC
O exemplo acima é o princípio de funcionamento de um motor CC. A máquina real, é claro, tem um design mais complexo, onde dezenas de quadros são usados para formar o enrolamento da armadura. Os condutores deste enrolamento são colocados em ranhuras especiais em um núcleo ferromagnético cilíndrico. As extremidades dos enrolamentos são conectadas a anéis isolados que formam um coletor. O enrolamento, comutador e núcleo são uma armadura girando em rolamentos no próprio corpo do motor. O campo magnético de excitação é criado pelos pólos dos ímãs permanentes, localizados na carcaça. O enrolamento é conectado à rede e pode ser ligado independentemente do circuito da armadura ou em série. No primeiro caso, o motor elétrico terá excitação independente, no segundo - sequencial. Há também um projeto de excitação mista, quando dois tipos de conexão de enrolamento são usados ao mesmo tempo.
Máquina síncrona
O princípio de funcionamento de um motor síncrono é criar um campo magnético rotativo. Então você precisa colocar neste campo os condutores que são simplificados com uma corrente constante na direção. O princípio de operação de um motor síncrono, que se tornou muito difundido na indústria, é baseado no exemplo acima com um loop com corrente. O campo girante criado pelo ímã é formado por um sistema de enrolamentos que são conectados à rede elétrica. Enrolamentos trifásicos são geralmente usados, no entanto, o princípio de operação de um motor CA monofásico não difere de um trifásico, exceto talvez no número de fases em si, o que não é significativo quando se considera as características do projeto. Os enrolamentos são colocados nas ranhuras do estator com algum deslocamento ao redor da circunferência. Isso é feito para criar um campo magnético rotativo no entreferro formado.
Sincronismo
Um ponto muito importante é o funcionamento síncrono do motor elétricoa construção acima. Quando o campo magnético interage com a corrente no enrolamento do rotor, forma-se o próprio processo de rotação do motor, que será síncrono em relação à rotação do campo magnético formado no estator. O sincronismo será mantido até que o torque máximo seja alcançado, que é causado pela resistência. Se a carga aumentar, a máquina pode ficar fora de sincronia.
Motor de indução
O princípio de funcionamento de um motor elétrico assíncrono é a presença de um campo magnético rotativo e molduras fechadas (contornos) no rotor - a parte rotativa. O campo magnético é formado da mesma maneira que em um motor síncrono - com a ajuda de enrolamentos localizados nas ranhuras do estator, que são conectados a uma rede de tensão alternada. Os enrolamentos do rotor consistem em uma dúzia de quadros de malha fechada e geralmente possuem dois tipos de execução: fase e curto-circuito. O princípio de funcionamento do motor CA em ambas as versões é o mesmo, apenas o design muda. No caso de um rotor de gaiola de esquilo (também conhecido como gaiola de esquilo), o enrolamento é derramado com alumínio fundido nas ranhuras. Na fabricação do enrolamento de fase, as extremidades de cada fase são trazidas para fora por meio de anéis de contato deslizante, pois isso permitirá a inclusão de resistores adicionais no circuito, necessários para controlar a rotação do motor.
Máquina de tração
O princípio de funcionamento do motor de tração é semelhante ao de um motor CC. Da rede de alimentação, a corrente é fornecida a um transformador elevador. Mais distantea corrente alternada trifásica é transmitida para subestações de tração especiais. Existe um retificador. Ele converte AC em DC. De acordo com o esquema, é realizado com uma de suas polaridades nos fios de contato, a segunda - diretamente nos trilhos. Deve-se lembrar que muitos mecanismos de tração operam em uma frequência diferente da industrial estabelecida (50 Hz). Portanto, um conversor de frequência é utilizado para um motor elétrico, cujo princípio de funcionamento é converter frequências e controlar essa característica.
No pantógrafo levantado, a tensão é fornecida às câmaras onde estão localizados os reostatos e contatores de partida. Com a ajuda de controladores, os reostatos são conectados a motores de tração, localizados nos eixos dos bogies. A partir deles, a corrente flui pelos pneus até os trilhos e depois retorna à subestação de tração, completando assim o circuito elétrico.
